受限反应空间中骨修复材料表面类骨矿物精确调控机制及评价标准研究

Inorganic minerals of human beings are formed via complex biomineralization, the formation of hard tissue organs are closely and directly related with the evolution of mineral crystal morphology, crystallinity and crystal orientation in the early formation of inorganic minerals. In this project, we will focus on the studies of optimizing parameter of vitro simulation system, strengthening system functions, precise and cooperative control of various parameters, and the formation of restricted reaction space which can simulate the physiological environment accurately. Basic law of mineral regulation of parameters, such as electric field, magnetic field, simulated body fluid parameters of the flow rate, electric field strength, magnetic fieldstrength, ion concentration will be studied systemically in the formation of bio minerals.Biological activity evaluation criteria will be established. The implementation of this project is useful for providing orentical basis for biological activity evaluation and desiging of bone repair materials.

生物体内的无机矿物组织通过复杂的生物矿化而形成，无机矿物初期及发育过程中矿物结晶形态、结晶程度、晶型与取向等的选择与演变直接与硬组织的形成密切相关。在前期体外模拟系统研究的基础上，项目进一步优化系统参数，强化系统功能，实现对各参数的精确、协同控制，建立精确模拟人体生理环境的受限反应空间；系统研究模拟离子浓度、体液流速、温度、电场强度、磁场强度等参数在复杂矿化过程中对矿物调控的基本规律，并建立相应的生物活性体外评价标准，为类骨矿物的精确仿生及其生物调控机制理论提供基 础。 该项目的实施对于骨修复材料的生物活性评价及智能型骨修复材料的制备具有重要的意义，能够为新一代具有良好骨结合性能的植入材料的发展提供理论基础和拓展途径。

国内外尚没有可以较精确地模拟人体生理环境的受限反应空间、对骨修复材料进行性能评价的体外研究和评价系统可供采用。本项目从类骨矿物的精确仿生及其生物调控机制出发，建立精确模拟人体生理环境的受限反应空间，研究骨修复材料表面细胞外基质生物活性分子和生物微环境对类骨钙磷矿物的调控机理，并建立相应的生物活性评价标准，为类骨矿物的精确仿生及其生物调控机制理论提供基础。.项目系统在前期体外模拟评价系统的基础上，进一步完善了该系统的相关功能。系统研究了植入物材料表面钙磷酸盐形成机制；基于该理论，开发了一种低弹性模量一体化钛基股骨柄和一种低弹性模量钛基颌骨植入体及其制备方法，所制备的植入物弹性模量显著降低；采用高分子网络凝胶法优化了纳米β-TCP粉体的方法，并且发明了一种新型的具有功能型的掺杂生物活性玻璃粉体。此外，结合目前开展的方向，在进行生物材料表面矿化产物的基础上，根据目前研发国内外研发热点，开发了系列3D打印用线材和金属材料。相关技术成果已孵化企业，并在市面有较大的销售量。通过项目的实施发表论文8篇，申请发明专利16件，授权发明专利6件。项目成果之一“一种低弹性模量钛基颌骨植入体及其制备方法”发明专利已作价40万元，通过股权投资的方式进行转化。