抗感染多孔钽的生物活性表层设计及其成骨效应和抗菌机理研究

基本信息
批准号:51801117
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:王翠翠
学科分类:
依托单位:陕西科技大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:乔荫颇,张森,王飞,刘晶,杨晨
关键词:
多孔钽纳米结构掺杂成骨效应表面改性
结项摘要

Compact metal implants can not promote bone ingrowth, have low mechanical compatibility and weak bioactivity and are easily infected by bacteria. To overcome the drawbacks, the project makes an effort to establish a processing technique of a hybrid processing technique of two-step hydrothermal treatment for modification of tantalum. With the key processing, novel films composed of the Ca/Cu co-doped tantalum oxide nanorods are designed and prepared on the pore walls of porous tantalum. The research interests of the project include: structure, growth rhythm and bond strength of tantalum oxide nanorods as a function of treatment parameters before and after the doping of Ca/Cu, formation mechanism of the composite films, structural characterization and bond mechanism of the interfaces between the composite films and tantalum, long-term structural stability in the humoral environment, the effects of structural characterization and the doping ratio of calcium and copper of the Ca/Cu co-doped tantalum oxide nanorods on the cell and bacteria response and osteogenesis effects. By optimizing the structure of the film composed of the Ca/Cu co-doped tantalum oxide nanorods on the basis of the aforementioned investigations, it is expected to endow the composite films with high bond strength, bioactivity and antibacterial property. It is the aim to promote cell adhesion, proliferation, inward migration, differentiation and mineralization and further to improve the bone ingrowth and osteoinduction, and to prevent postoperative infection, meeting the clinical substitution use. We will apply for 1-2 invention patents, publish 5-7 SCI papers, and train 1-2 graduate students.

针对致密金属基植入体表面无促进骨长入能力、力学相容性和生物活性相对较差以及术后易引起细菌感染的问题,采用两步水热处理的方法,在多孔钽孔壁表面设计并获得钙、铜元素共掺杂氧化钽纳米棒涂层,研究钙、铜元素掺杂前后氧化钽纳米棒结构、生长规律、结合强度与水热温度、时间及溶液组成之间的关系,探索钽表面氧化钽纳米棒涂层的形成机理、结合机制及钙、铜元素的掺杂机制,揭示氧化钽纳米棒涂层钙、铜元素掺杂前后在类体液环境中的结构长期稳定性,阐明涂层各组态和钙、铜元素掺杂量对细胞和细菌行为的作用效应及成骨效应,提出多孔钽孔壁表面钙、铜元素共掺杂氧化钽纳米棒涂层呈高结合强度、高生物活性和抗菌性的优化构建方案,以达到促进成骨细胞向内迁移及功能表达、进而促进骨长入及骨诱导并且预防术后感染的目的,为其在临床上的广泛应用奠定基础。申报1-2项发明专利,发表SCI论文5-7篇,培养研究生1-2名。

项目摘要

针对致密金属基植入体表面无促进骨长入能力、力学相容性和生物活性相对较差以及术后易引起细菌感染的问题,采用两步水热处理的方法,在多孔钽孔壁表面设计并获得了钙、铜元素共掺杂氧化钽纳米棒。研究了钙、铜元素掺杂前后氧化钽纳米棒结构、生长规律与水热温度、时间及溶液组成之间的关系,探索了钽表面氧化钽纳米棒的形成机理、结合机制及钙、铜元素的掺杂机制,揭示了氧化钽纳米棒钙、铜元素掺杂前后在类体液环境中的结构长期稳定性,阐明了涂层各组态和钙、铜元素掺杂量对细胞和细菌行为的作用效应及成骨效应。同时,在本项目的执行过程中,我们还拓展了掺杂元素的种类,研究了镁、银元素共掺,钙、锌元素共掺氧化钽纳米棒,钙、铜共掺钽酸钠,镁掺杂钽酸钠等体系的结构、细菌和细胞行为。提出了多孔钽孔壁表面钙、铜元素共掺杂氧化钽纳米棒呈高生物活性和抗菌性的优化构建方案,为其在临床上的广泛应用奠定基础。研究目标顺利完成,共接收及发表SCI论文5篇,中文核心论文1篇,授权专利1项,申请专利2项,培养毕业硕士研究生2名,项目负责人晋升副高级职称。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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