医用钛表面纳米管阵列的制备及其药物负载和可控释放研究

骨植入材料表面纳米结构化，以及负载和可控释放抗骨吸收、促进成骨活性的药物和微量元素是加速受伤骨组织生长和愈合的重要途径。本项目以医用钛植入体为研究对象，采用阳极氧化法，在钛表面制备出定向TiO2纳米管阵列。通过化学嫁接，将其表面氨基化，利用表面氨基在不同pH值溶液中净电荷量的变化，在钛表面有效负载和可控释放抗骨吸收的药物阿仑膦酸钠。通过化学反应将TiO2纳米管转化为SrTiO3、ZnTiO3纳米管，将抗骨吸收和增强成骨活性的微量元素Sr、Zn负载到在钛表面，原位缓慢释放。研究纳米管的结构参数(如管径、管长等)与阿仑膦酸钠，Sr、Zn的负载量以及释放动力学之间关系。结合生物活性和体外细胞培养实验，优化钛表面纳米管的结构，阿仑膦酸钠、Sr和Zn的负载量和释放动力学，为开发新型具有良好生物活性、增强成骨活性和抗骨吸收性能的骨植入材料，提供一定研究基础，具有重要科学意义和应用价值。

骨植入材料表面纳米结构化，以及负载和可控释放抗骨吸收、促进成骨活性的药物和微量元素是加速受伤骨组织生长和愈合的重要途径。本项目以医用钛植入体为研究对象，采用阳极氧化法，在钛表面制备出了定向的TiO2纳米管阵列。通过水热化学反应将TiO2纳米管阵列转化为SrTiO3/TiO2、ZnTiO3/TiO2纳米管阵列，实现了促进骨愈合的微量元素Sr和Zn等在植入体-骨组织界面原位缓释。研究了纳米管的结构参数(如管径和管长等)和水热反应条件与Sr、Zn的负载量及释放动力学之间的关系，揭示了不同Sr、Zn释放量及纳米管的结构参数对骨髓间充质干细胞的粘附、增值以及向成骨方向的诱导分化作用。通过化学嫁接，将TiO2纳米管表面氨基化，利用表面氨基在NaAc-HAc缓冲溶液和体液中净电荷量的变化，实现抗骨吸收药物阿仑膦酸钠的有效负载和可控释放。将Ag纳米粒子负载到TiO2纳米管内，研制出了具有良好生物活性和长效抗菌特性的钛植入体涂层，揭示了Ag的释放量对抗菌性能和细胞生长行为的影响。此外制备了C 掺杂的TiO2纳米管阵列( C-TiO2 NTAs) ，以此构建了一种新型自清洁电化学传感界面。以生物小分子5-羟色胺( 5-HT) 为分析对象，研究了C-TiO2 NTAs 电极表面污染的形成和测定电流的衰减，利用C-TiO2 NTAs 高效的光催化性能，在紫外或可见光照射下实现对污染电极的可控更新和反复利用。本项目的系列结果为开发新型具有良好生物活性和靶向定位促进骨创伤愈合的新型骨植入体材料，提供了新的思路，也为进一步的动物体内实验和后续的临床应用提供了研究基础，具有重要的科学意义和应用价值。