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金属钛表面生物功能化设计及性能调控
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    R318.08
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属材料科学和生物医学学科交叉研究领域。 金属钛是一种重要医用植入材料,但存在生物活性低、与骨组织结合不佳等问题。改善钛植入体表面生物活性,赋予其特定生物功能和原位治疗功效是该领域的研究热点和难点。针对骨质疏松病患钛植入体难以形成稳定骨结合以及术后炎症、细菌感染等临床中迫切需要解决的科学问题,该项目围绕金属钛表面仿生纳米结构的构建和生物功能元素的原位控释,开展了钛植入体表面生物功能化设计和性能调控研究,取得重要科学发现如下: (1)率先提出利用表面仿生纳米管阵列提升钛植入体生物活性,同时负载生物功能元素赋予其原位生物治疗功效的学术思想。创新性地设计了高生物活性的钛酸锶、钛酸锌纳米管表面结构,通过与体液离子交换实现微量元素锶、锌在植入体与骨界面之间长效、可控释放,达到抑制破骨吸收和加速新骨生成的目的,为设计具有局部骨质疏松治疗功效的钛植入体提供理论指导。 (2)设计了镶嵌纳米银的氧化钛纳米管表面结构,利用高生物活性的氧化钛纳米管固定纳米银,控制游离银释放,解决了银杀菌时高游离银释放导致的细胞毒性问题,为设计兼具良好生物相容性和长效抑菌性能的载银抗感染钛植入体,提供了一条新思路。 (3)调控细胞粘附性能是赋予钛植入材料生物功能的关键,项目发现钛表面纳米阵列疏密度是影响细胞粘附性能的关键因素,突破了传统认为表面化学成分和浸润性决定细胞粘附性能的认识。 项目在ACS Nano、Biomaterials等国际著名期刊上发表SCI论文26篇,8篇代表性论文被Chem. Rev.(IF=47.928)、Mater. Today (IF=21.695)、Adv. Mater. (IF=19.791)、Trends Biotechnol. (IF=11.126)等SCI他引771次,单篇最高SCI他引279次。获得湖北省优秀硕士论文3篇。加拿大生物材料研究会主席Diego Mantovani教授、阳极化氧化钛纳米管阵列的先驱Patrik Schmuki教授等多位国际权威学者引用该项目的工作,并给予了充分肯定和高度评价。该项研究成果为开发抗菌/炎症及原位骨质疏松治疗功效的新型钛植入体材料提供了科学依据和理论基础。
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