高強低模仿生梯度多孔鈦支架製備技術

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高強低模仿生梯度多孔鈦支架製備技術生物醫療、鋼鐵新材料製造。

目錄

主要技術內容

1. 技術背景和意義

多孔鈦種植體由於其彈性模量與人體骨接近而被廣泛應用骨科、齒科等硬組織植入領域。但是目前臨床上常用多孔鈦合金存在低模量-高強度匹配性不足的問題，這使得其儘管具有優異骨整合性，但是其較低的強度也導致其存在斷裂的風險。因此，另闢蹊徑開發具有高強度高孔隙率多孔製件對於推進其在骨科領域進一步被廣泛應用具有重要意義。

2. 技術要點和優勢

技術原理：本技術基於仿生骨原理，利用三周期極小曲面法設計了仿骨梯度結構，該結構不僅可以通過梯度結構的設計克服高孔隙率下強度不足的問題，而且曲面結構的曲率與人體自然骨接近，更有利於細胞的粘附、增殖與分化。技術要點及實施關鍵點：① 新型梯度結構的設計及其優化原理。多孔合金的強度與孔隙率是一對矛盾體，不斷提升孔隙率/力學強度的匹配性是提升多孔支架骨修復功能的關鍵。為進一步提高多孔鈦合金強度-模量匹配性，需研究不同梯度結構類型、孔隙率等對製件性能的影響規律，從而建立高孔隙率高強度梯度結構模型；② 梯度結構對生物相容性的作用機制。理想梯度結構應在保持高強度高孔隙率的同時，具有多級孔徑結構匹配特徵，以滿足不同細胞的遷移、寄居、分化、增殖與營養物質的運輸等要求。為此，需運用生物力學、生物化學等檢測手段進一步探究梯度多孔鈦合金支架的組織相容性、血液相容性及骨整合能力等，從而探明梯度結構-生物相容性二者之間的關聯機制。技術優勢：① 所製備梯度結構支架屈彈比可達到0.022-0.024，比目前報道的最高水平提高了18-33%，作為植入材料具有優異的力學適配性；② 所製備的梯度結構支架具有優異耐腐蝕性能及細胞血液相容性。

技術應用情況

1. 應用案例介紹

本團隊利用該技術已製備了口腔種植體、骨軟骨支架等骨科植入物。所製備的骨科植入物具有優異力學相容性與組織相容性。所開發的口腔種植體前已進行巴馬小型豬體內大動物實驗，結果表明巴馬小型豬恢復良好，未出現炎症反應。

2. 服務科創中國城市

（園區）情況：北京市經濟技術開發區。