弹性模量与骨相近及骨整合人工牙根植入材料的研究

Implantable material of bioactvie glass (BG) and Polyetheretherketone (PK) composite for dental implant with mechanical performances and elastic modulus similar to bone, and with the performance of osseointegration was developed. The effects and regulative control of composition and structure of composite and preparation technology on mechanics, fatigue resistance, corrosion resistance of the composite was also investigated. Surface modify of micro-nano structure on the composite surface was carried out by spray BG particles and ion bundle technology, and the composite surface had good bioactivity (formation apatite) and antibacterial performance (prevent peri- implantitis). The effects and mechanism of composition and structure, surface morphology and chemical performances of composite on osteoblasts adhesion, proliferation and differentiation, and bone interrelated gene expression were studied by cell culture. stimulation new bone growth and its mechanism of composite implanted in vivo were studied by animal model, and the impact of osseointegration of composite with bone tissue was evaluated, and mechanism of osseointegration of composite was opened out.Biosecurity, biocompatibility and bioactivity of composite for dental implant were entirely evaluated in this study. The relationship of composition and structure, performances (bioactivity), and functions (osteogenesis,promotion bone cicatrization, formation osseointegration) of composite were elucidated, which will provide new way and method for development new implantable material of dental implant with special biofunction, and provide based gist for clinical application.

研制力学强度、弹性模量与骨组织相近，具有骨整合性的生物活性玻璃/聚醚醚酮复合人工牙根植入材料。研究复合材料的组成结构及制备工艺技术等对其力学、抗疲劳及耐腐蚀等性能的影响及调控。采用喷砂和离子束技术对复合材料表面进行改性，在其表面构建微/纳结构，赋予材料优良的生物活性（表面形成磷灰石）和抗菌性能（预防种植体周围炎）。采用细胞培养，研究复合材料组成结构、表面形貌和化学特性等对成骨细胞行为如粘附、增殖与分化，骨相关基因表达的影响及机制。通过动物实验，研究复合材料植入体内（犬牙槽骨）刺激新骨形成及机理，考察材料与骨组织形成骨整合的效果，揭示其骨整合机制。通过研究，全面评价复合人工牙根植入材料的生物安全性、生物相容性及生物活性。阐明复合材料的组成结构与其性能(生物活性)及功能(引导新骨生成，促进骨愈合，形成骨整合)的关系，为发展新型、有特殊生物功能的人工牙根植入材料提供新思路，为其临床应用提供依据。

研制出力学性能、弹性模量与骨组织相近的生物活性玻璃（BG）/聚醚醚酮（PK）复合牙根植入材料，该材料具有良好的生物相容性和骨整合性能。该复合材料具有优良的力学性能，与人骨接近，其力学性能随着生物玻璃含量增加而增加。随着生物玻璃含量增加，复合材料亲水性显著增加；用喷砂和砂纸打磨对复合材料表面进行粗化改性，在其表面构建微纳结构，并暴露出更多生物玻璃，提高其表面粗糙度。在模拟体液中，复合材料表面能快速形成类骨磷灰石，显示出很好的生物活性，随着BG含量的增加，复合材料表面的磷灰石形成能力增加。复合材料具有抗菌性能，其抗菌性能随生物玻璃含量增加而提高；这是由于生物玻璃在生理环境中溶出离子如Ca,Si等，形成偏碱性环境而抑制细菌生长。.复合材料能促进成骨细胞黏附、增殖和成骨分化，随复合材料中生物玻璃含量增加，其效果明显增加；同时成骨细胞的ALP、Runx2、OCN等成骨相关基因表达也明显提高。通过喷砂等处理，在复合材料表面形成纳微结构，同时表面暴露出更多的生物玻璃，这些表面特征能促进成骨细胞黏附、增殖与分化；复合材料表面生物玻璃缓释出的离子如Ca,Si等能促进成骨细胞增殖与成骨分化，及成骨相关基因的表达。在生理环境中，复合材料表面形成磷灰石也是促进成骨细胞反应的关键因素。.将复合材料植入体内（犬牙槽骨等），结果表明：复合材料能与骨组织形成骨整合。在生理环境中，复合材料生物玻璃、表面纳微结构、表面形成磷灰石协同缓释出的Ca,Si等离子，能诱导成骨细胞黏附、增殖与分化，从而诱导新骨形成，形成骨整合。多孔生物活性材料植入体内不仅能诱导骨组织长入，而且能与骨组织形成更好的骨整合。本研究制备出具有贯通大孔的BG/PK复合多孔生物活性材料。结果表明，该多孔复合材料具有更优的磷灰石形成能力和细胞相容性；植入动物体内（兔股骨）后，骨组织长入多孔支架，形成骨整合。通过本研究，阐明了生物活性材料及其表面特征对其与骨组织形成骨整合的影响。该生物复合材料在牙种植和骨修复领域具备很好的应用前景。