|
3钛及其合金的组织反应
种植体与骨组织的生物相容性和力学相容性的程度，都集中反映在种植体与骨组织间的界面结合和周围组织对种植体的反应上。骨整合为界面结合的一种理想状态,其原意是指骨组织与钛种植体表面的亲密接触[30],是Brånemark于本世纪70年代提出的概念，现已扩展到泛指骨组织与种植体材料的良好结合状态。Dubruille等进一步把骨整合的概念分为两个部分，即骨接触（osseocoaptation）和骨融合(osseocoalescence)。前者仅指界面上的物理接触，不涉及相互贯穿渗透过程；后者则是指最后被新骨替代，几乎完全消失的生物活性材料的渗透[31]。界面行为的决定因素是种植体周围的组织反应，钛及其它金属种植体周围的组织反应如表2所示。经表面喷砂处理的Ti-6A-l4V和CoCr种植体体内骨整合的对比研究表明,植入后12周两种种植体表面均有活性骨生成,但CoCr种植体的界面剪切强度明显低于Ti-6A-l4V,虽然它们的骨接触率相当而且没有中间软组织。未矿化组织在CoCr种植体表面更常见。CoCr合金骨整合程度低的主要原因之一可能就是其对骨附着的不良作用[32]。在一项关于锆、钛、铝和表面喷碳锆片状种植体的骨整合能力研究中，钛的传统优势地位则受到了挑战。该研究表明，种植30天后，锆与表面喷碳锆种植体表现出比钛种植体更好的界面反应，而铝种植体则表现出局部的毒性效应[33]。
表1生物医用种植体钛合金的成分、组织类型与力学性能
Table1Compositions,microstructuretypeandmechanicalpropertiesoftitaniumalloysfor
biomedicalimplantapplication[16,21]
| 序号 |
合金 |
组织类型 |
弹性模量(GPa) |
断裂强度(MPa) |
屈服强度(MPa) |
延伸率(％) |
文献 |
| 1 |
PureTigrade1 |
α |
102.7 |
240 |
170 |
24 |
21 |
| 2 |
PureTigrade2 |
α |
102.7 |
345 |
275 |
20 |
21 |
| 3 |
PureTigrade3 |
α |
103.4 |
450 |
380 |
18 |
21 |
| 4 |
PureTigrade4 |
α |
104.1 |
550 |
485 |
15 |
21 |
| 5 |
Ti-6Al-4V(轧制退火) |
α＋β |
101-110 |
860-96 |
795-875 |
10-15 |
21 |
| 6 |
Ti-6Al-4V(退火) |
α＋β |
110-1140 |
895-930 |
825-869 |
6-10 |
21 |
| 7 |
Ti-Al-7Nb |
α＋β |
114 |
9001050 |
880-950 |
8.1-15 |
21 |
| 8 |
Ti-5Al-2.5Fe |
α＋β |
112 |
1020 |
895 |
15 |
21 |
| 9 |
Ti-5Al-1.5B |
α＋β |
110 |
925-1080 |
820-930 |
15-17 |
21 |
| 10 |
Ti-15Sn-4Nb-2Ta-
0.2Pd(退火态) |
|
89 |
860 |
790 |
21 |
21 |
|
（时效态） |
|
103 |
1109 |
1020 |
10 |
21 |
| 11 |
Ti-15Zr-4Nb-4Ta-
0.2Pd(退火态) |
α＋β |
94 |
715 |
693 |
28 |
21 |
|
(时效态) |
α＋β |
99 |
919 |
806 |
18 |
21 |
| 12 |
Ti-Zr |
α＋β |
|
900 |
|
|
16 |
| 13 |
Ti-13Nb-13Zr(时效) |
β |
79-84 |
973-1037 |
836-908 |
10-16 |
21 |
| 14 |
TMZF(Ti-12Mo-6Zr-
2Fe)(退火) |
β |
74-85 |
1060-1100 |
1000-1060 |
18-22 |
21 |
| 15 |
Ti-15Mo(退火) |
β |
78 |
874 |
544 |
21 |
21 |
| 16 |
Ti-15Mo-5Zr-3Al(时效) |
β |
64-73 |
1060-1100 |
1000-1060 |
18-22 |
21 |
| 17 |
Ti-15Mo-3Nb-0.3O |
β |
82 |
1020 |
1020 |
|
16 |
| 18 |
Ti-15Mo-2.8Nb-0.2Si |
β |
83 |
979-999 |
945-987 |
16-18 |
21 |
| 19 |
Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Z |
β |
55.0 |
596.7 |
547.1 |
19.0 |
21 |
| 20 |
Ti-35Nb-5Ta-7Zr-04O |
β |
66 |
1010 |
976 |
|
16 |
| 21 |
Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr |
β |
80 |
911 |
864 |
13.2 |
21 |
| 22 |
CoCrMo |
A＋hcp |
200-230 |
600-1795 |
275-1585 |
|
16 |
| 23 |
316L |
A |
200 |
465-950 |
170-750 |
|
16 |
| 24 |
Bone |
|
10-40 |
90-140 |
- |
|
16 |
|
表2 金属种植体周围的组织反应[16]
Table2Tissuereactionaroundmetallicimplants |
| 分类方法 |
组织反应 |
材料 |
| 根据种植体周围 |
微弱反应 |
钛合金、不锈钢、钴铬合金 |
| 假性膜厚度 |
严重反应 |
Fe,Co,Cr,Ni,Mo,V,Mn |
根据反应类型
（细胞炎性、纤维性质） |
活性反应 |
Ti,Zr,Nb,Ta,Pt、钛合金 |
| |
纤维囊性包裹 |
Al,Fe,Mo,Ag,Au、不锈钢、钴铬合金 |
| |
毒性反应 |
Co,Ni,Cu,V |
责任编辑：姚红祥 |