钛基一体化骨植入材料弹性模量控制机理研究

钛是临床最常用的植入材料之一，尽管其表面改性已得到大量探究，但弹性模量问题始终未得到有效解决。本研究采用计算机模拟方法，从微观界面角度分析其界面结合能，获得最优化的无机粉体/Ti界面模型；结合骨性能与弹性模量关系的数学模型以及骨的非均质及力学性能，建立植入材料结构设计准则；通过实体反求工程，获得低弹性模量一体化骨植入材料；结合力学性能研究、体内和体外实验，进一步从分子学层面确证和研究应力加载对细胞在材料表面的黏附、分化以及增殖的影响，并建立相应的评价标准；根据应力加载对材料表面生物学性能的影响和材料的理化性能数据，结合动物实验结果，采用计算机模拟与有限元分析，建立低弹性模量一体化骨植入材料的弹性模量主动控制数学模型，为人体低弹性模量植入材料的设计提供理论依据。. 有效解决植入材料的应力集中现象和应力屏蔽问题，对于显著延长植入体的使用寿命，改善病人的生活质量具有重要的理论意义和实用价值。

钛是临床最常用的植入材料之一，尽管其表面改性已得到大量探究，但弹性模量问题始终未得到有效解决。本研究采用计算机模拟方法，从微观界面角度分析其界面结合能，获得了最优化的无机粉体/Ti界面模型；结合骨性能与弹性模量关系的数学模型以及骨的非均质及力学性能，建立了植入材料结构设计准则；通过实体反求工程，获得了低弹性模量一体化骨植入材料；结合力学性能研究、体内和体外实验，进一步从分子学层面确证和研究应力加载对细胞在材料表面的黏附、分化以及增殖的影响，并建立了相应的评价标准；采用计算机模拟与有限元分析，建立低弹性模量一体化骨植入材料的弹性模量主动控制数学模型，为人体低弹性模量植入材料的设计提供了理论依据。有效解决植入材料的应力集中现象和应力屏蔽问题，对于显著延长植入体的使用寿命，改善病人的生活质量具有重要的理论意义和实用价值。通过本项目的实施，发表论文5篇，其中SCI和EI论文5篇，获授权发明专利1项，经费使用基本按照合同书要求。.完成合同书规定的任务。