Suyak implantatsiyasi uchun tibbiy titanium qotishmasining sirtini modifikatsiyalash bo'yicha tadqiqot ishlari
Tibbiy titan qotishmalarining rivojlanishiga umumiy nuqtai
1940yillarda sof titan biologik material sifatida e'tiborni torta boshladi. 1960-yillarda Branemark sof titanni og'iz implantatsiyasi materiali sifatida ishlatganidan so'ng, sof titan biologik implant materiallari sifatida zanglamaydigan po'lat va CoCr qotishmalarini qisman almashtira boshladi. Shu bilan birga, tibbiy titanium qotishmalari ham tadqiq qilindi va ishlab chiqildi. Tadqiqotlarning chuqurlashishi bilan titanium qotishmalari asta-sekin birinchi avlod titanium qotishmalaridan ikkinchi avlod + - tipidagi korroziyaga chidamliligi va mustahkamligi bo'lgan titanium qotishmalariga qadar rivojlandi. Vakolatli qotishmalar Ti-6Al-4V, Ti -5Al-2.5Fe, Ti-6Al-7Nb. Biroq, ikkinchi avlod titanium qotishmasining elastik moduli inson suyagining elastik moduliga (0,2 ~ 32GPa) nisbatan hali ham nisbatan yuqori. Yutilgan materialning so'rilishi suyak atrofiyasiga olib kelishi, stressdan himoyalanishni yaratishi va implantning bo'shashishiga olib kelishi mumkin. Shu sababli, tibbiy titanium qotishmalarining hozirgi tadqiqi va rivojlanishi asosan elastik moduli inson suyaklariga yaqinroq bo'lgan uchinchi avlod metastabil turi va turiga asoslangan. Ushbu turdagi titanium qotishmasi, shuningdek, qotishma elementlarni tanlashda inson tanasiga zararli yoki sezgir bo'lgan elementlardan qochadi. Hozirgi vaqtda past elastik modulli 20 dan ortiq turdagi titanium qotishmalari ishlab chiqilgan, ularning aksariyati biologik mos keladi. Masalan, 5-darajali titan plitasi, 5-darajali titanium plitasi, 5-darajali titanium bar va boshqalar. Yaponiya Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr (TNTZ) titanium qotishmasini ishlab chiqdi va ishlab chiqdi. d-elektron qotishma nazariyasidan foydalangan holda va uning elastik moduli 50 GPa gacha, mukammal biologik faollik, fosfor va kaltsiy elementlari (kaltsiy fosfatning tarkibiy elementlari) simulyatsiya qilingan tana suyuqligiga (SBF) botgandan keyin sirtda aniqlanishi mumkin; Xitoy Fanlar Akademiyasi Metall tadqiqotlari instituti Ti-24Nb-4Zr- 7 ning yangi turini ishlab chiqdi. 9Sn qotishmasi (Ti2448), uning elastik moduli atigi 45GPa, uning kuchi 850 MPa va sirtda himoya passivatsiya plyonkasi shakllanishi uni yuqori korroziyaga chidamliligiga olib kelishi mumkin. Tibbiy titanium qotishma implant materiallarining yuqori elastik moduli muammosiga bosqichma-bosqich yechim topgandan so'ng, tadqiqotchilar titanium qotishmasining hujayra proliferatsiyasi va differentsiatsiyasiga ta'siriga e'tibor qaratdilar. Implantatsiyaning dastlabki bosqichida Ti va TiO2 sirtlarining zaif osseointegratsiya qobiliyati osteoblastlarning yomon differensiatsiyasiga olib keladi, natijada implant atrofida tolali to'qimalar paydo bo'ladi, bu esa o'z navbatida implantning bo'shashishiga va ishqalanish va yallig'lanishga olib keladi. boshqa shartlar. Boshqa tomondan, ti{39}}Al-4V tijoriy ilovalardagi etuk implantlar tana suyuqliklarida inson tanasi uchun zaharli Al va V ionlarini chiqarishga moyil. Shu sababli, titanium qotishma implantlarining biologik faolligini oshirish va implantlarda toksik ionlarning chiqishiga to'sqinlik qilish uchun titanium qotishmalarining sirt modifikatsiyasi tibbiy titanium qotishmalarining tadqiqot nuqtasiga aylandi. Hozirgi vaqtda tibbiy titanium qotishmasining sirt modifikatsiyasi asosan qotishma yuzasiga mos keladigan qoplamani joylashtirish yoki sirt tuzilishi va tarkibini to'g'ridan-to'g'ri o'zgartirish orqali amalga oshiriladi, shu bilan biologik muvofiqlik, korroziyaga chidamlilik, antibakterial xususiyat va hujayra farqlanishi kabi osseointegratsiya qobiliyatini yaxshilaydi. .
Suyak implantatsiyasi uchun tibbiy titanium qotishmasining sirt modifikatsiyasi
Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, implant materiallarining biologik muvofiqligi va osseointegratsiya qobiliyatiga ta'sir qiluvchi muhim omillar asosan sirt namligi, pürüzlülüğü, tarkibi va kristall turini o'z ichiga oladi. Tana suyuqligi muhitida, implant materialining yuzasi yaxshi namlanuvchanlikka ega bo'lsa, oqsil osongina adsorbsiyalanadi, bu hujayra yopishishiga ko'proq yordam beradi. Bundan tashqari, o'ziga xos sirt topografiyasi hujayralar differentsiatsiyasi va o'sishi uchun qulayroqdir. Tibbiy titanium qotishmalarining sirtini o'zgartirishning muhim usuli sifatida, qotishma yuzasida mos o'zgartirilgan qoplamani qurish, qotishmaning korroziyaga chidamliligi va mexanik xususiyatlarini saqlab, qotishma sirt tuzilishini, sirt tarkibini, namlanuvchanligini va hokazolarni sozlashi mumkin. . Muvofiqlik va osseointegratsiyani yaxshilashga erishish uchun. Hozirgi vaqtda suyak implantatsiyasi uchun tibbiy titanium qotishmalarining umumiy sirt modifikatsiyasi qoplamalari asosan gidroksiapatit (HA) qoplamasi, xitosan qoplamasi va TiO2 nanotube massiv qoplamasini o'z ichiga oladi, ular orasida TiO2 nanotube massivi asl o'z-o'zidan o'stirilgan gözenekli strukturaviy qoplamalar ko'pincha birlashtirilishi mumkin. yaxshi funksionallikka erishish uchun boshqa qoplamalar bilan.
1. Gidroksiapatit bilan qoplangan HA, inson suyaklarining asosiy noorganik komponenti sifatida, yaxshi bio-uyg'unlikka ega va osteokonduktsiya va osteoinduktsiyada rol o'ynashi mumkin. HA tana suyuqliklari bilan aloqa qilganda, sirt ionlari suvli eritmadagi ionlar bilan almashinishi mumkin va kollagen va oqsillar kabi molekulalar yoki ionlar biofilmlar va qoplamalar hosil qilish uchun ularning yuzasida adsorbsiyalanishi mumkin. Sof HA zaif mexanik xususiyatlarga ega va yuk ko'taruvchi muhitlar uchun juda mos emas, ammo bu muammoni boshqa implant yuzalarida HA qoplamalarini birikma uchun tayyorlash orqali hal qilish mumkin. HA qoplamasi nafaqat suyak/implant interfeysida qattiq kimyoviy bog'lanish imkonini beradi, balki tana suyuqliklari va metall implantlar o'rtasida to'siq vazifasini ham bajaradi. HA qoplamasining modifikatsiya ta'siri uni tayyorlash usuli va tayyorlash jarayoni bilan chambarchas bog'liq. Substrat bilan turli usullar bilan tayyorlangan HA qoplamasining bog'lanish kuchi, kristalligi va zichligida farqlar mavjud. HA qoplamasi va substrat o'rtasidagi bog'lanish kuchi modifikatsiya ta'sirini belgilovchi asosiy omillardan biridir. Past bog'lanish kuchi osongina modifikatsiyaning muvaffaqiyatsizligiga olib kelishi mumkin va HA qoplamasining tozalanishi yallig'lanish kabi muammolarni keltirib chiqarishi mumkin. Tegishli tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, magnetronli püskürtme usuli bilan tayyorlangan HA qoplamalarining yopishish kuchi 80 MPa ga yetishi mumkin, bu issiq izostatik presslash, impulsli lazer cho'ktirish, plazma püskürtme va sol-gel usuli bilan tayyorlangan qoplamalarga qaraganda yuqori (taxminan 14, 16). , 25 va 26MP). Hozirgi vaqtda plazma purkash va elektroforetik cho'kma odatda HA qoplamalarini tayyorlash uchun ishlatiladi. Elektroforetik cho'kma substratlarni murakkab shakllar bilan qoplashi mumkin, ammo uning bog'lanish kuchi past. Termal püskürtme bilan tayyorlangan HA qoplamasini tavlagandan so'ng, qoplamaning bog'lanish kuchi sezilarli darajada yaxshilanadi, bu issiqlik bilan ishlov berish orqali qoldiq stressning kamayishi bilan bog'liq. Bunga qo'shimcha ravishda, titanium qotishmasining sirtini turli xil dastlabki ishlov berish usullari bilan qo'pollashtirish, masalan, elektron nurlar bilan ishlov berish, mikrosferani portlatish, kislota bilan ishlov berish va zımpara bilan silliqlash yoki HA qoplamasi va titanium qotishma substrati o'rtasida o'tish qatlamini yotqizish, barchasi yopishish kuchi HA qoplamasi yaxshilanishi mumkin. HA qoplamasining o'ziga xos xususiyatlari, masalan, mikrotuzilma, HA donalari hajmi va matritsa bilan bog'lanish kuchi implantatsiya materiallarining biomoslashuviga ma'lum darajada ta'sir qiladi. HA qoplamalarining kristalligidagi farqlar hujayra xatti-harakatlariga ta'sir qilishi mumkin, past kristalli HA qoplamalari yuqori kristalli HA qoplamalariga nisbatan osteoblast proliferatsiyasining past tezligini namoyish etadi. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, HA nanoqoplamalari va turli kristallikdagi mikroqoplamalar turli xil eritma va cho'kma xususiyatlarini ko'rsatdi va amorf HA in vivo jonli ravishda yuqori eruvchanligini ko'rsatdi va erta suyak shakllanishi kinetikasi HA qoplamalarining eruvchanligi bilan bog'liq deb taxmin qilindi. [38]. HA qoplamasining kristallanish darajasi yuqori haroratda (700 ~ 800 daraja) tavlanish yoki cho'ktirish orqali boshqarilishi mumkin. Yuvish jarayoni amorf qoplamaning bir qismini kristall qoplamaga aylantiradi va ma'lum bir kristallik darajasi bilan kristalli tuzilish yoki ion almashinuvini oladi. HA qoplamasi. Qopqoqli HA qoplamasi bilan solishtirganda, acikulyar struktura qoplamasi zich va bir xil bo'ladi va acikulyar struktura qoplamasi atrofdagi suyuqlik bilan ko'proq aloqa maydonini ta'minlaydi, shuning uchun u apatitni cho'ktirish uchun ko'proq mos keladi [39]. HA qoplamasining mikro tuzilishini isitish va sinterlash orqali ham o'zgartirish mumkin [40]. Dikici va boshqalar. [41] HA 1050 darajadan yuqori sinterlanganda trikalsiy fosfatga (TCP) parchalanishini va HA 1400 darajada sinterlanganda butunlay parchalanishini aniqladi; Qatlamning porozligi sinterlash haroratining oshishi bilan ortadi. Hulbert va boshqalar. [42] g'ovakli strukturaning yangi suyak to'qimalarining o'sishi va suyuqlik aylanishi uchun bo'sh joyni ta'minlash uchun kamida 100 mkm bo'lgan o'zaro bog'langan gözenek hajmiga ega bo'lishi kerakligini ko'rsatdi va ular kichikroq g'ovak hajmi infiltratsiya qiluvchi to'qimalarning to'liq mineralizatsiyasiga imkon berishini aniqladilar. . HA qoplamasi uchun to'liq zich HA qoplamasi hujayra proliferatsiyasi va differentsiatsiyasiga yordam bermaydi va uning suyak shakllanishini qo'zg'atish qobiliyati cheklangan va u asosan suyak shakllanishi uchun iskala sifatida ishlatiladi [43]. Mikron o'lchamdagi HA bilan solishtirganda, nano o'lchamdagi HA juda nozik tuzilishga va yuqori sirt faolligiga ega. Nano-HA insonning qattiq to'qimalarining suyak to'qimalarida topilgan minerallarga o'xshaydi va o'xshash kimyoviy va kristallografik tuzilmalarga ega va nano-HA mikro-HA [44] ga qaraganda hujayra proliferatsiyasi va differentsiatsiyasini yaxshilashga qodir.
2. Doplangan gidroksiapatit qoplamali sintetik HA uchun Ca va P ning stoxiometrik nisbati 1,67 ni tashkil qiladi, ammo bioapatit stoxiometrik bo'lmagan tabiatga ega va zaif kristallik bilan tavsiflangan kichik kristallardan iborat va HA ning stokiometrik miqdoriga nisbatan nisbatan yuqori eruvchanlikka ega. [45] . Biologik HA tuzilishiga asoslangan qoplamalarning antibakterial va differentsiatsiyani qo'zg'atuvchi qobiliyatini yaxshilash uchun sintetik HA ning ionli dopingi sirt modifikatsiyasining muhim tadqiqot yo'nalishi hisoblanadi. Mg2+, Zn2+, Sr{8}}, Ag+, Zr4+ va F- kabi biologik funktsiyalarga ega ionlarni dopant sifatida ishlatish nafaqat Ca ning stoxiometrik nisbatini o'zgartirishi mumkin. va yotqizilgan HAdagi P, kristall strukturasini sozlang, qoplama barqarorligini yaxshilang va hokazo. U namlanishni yaxshilash va ta'sirga erishish uchun kristall yuzasiga adsorbsiyalanishi mumkin. implantning biologik faolligini yaxshilash. HA qoplamalarining dopingini bir elementli doping va ko'p elementli dopingga bo'lish mumkin. Yagona elementli doping orasida Sr elementli doping keng o'rganilgan, Sr osteoporozni davolash uchun dori sifatida ishlatilishi mumkin, Sr ortishi bilan osteoklastlarning ko'payishi kamayadi, bundan tashqari, Sr ham HA ning mexanik xususiyatlarini yaxshilashi mumkin. . Boyd va boshqalar. Sr-HA qoplamini magnetron purkash usuli bilan kremniy yuzasiga yotqizdi. Sr doping miqdori 5% dan 13% gacha (massa ulushi) oshgani sayin, qoplamaning sirt pürüzlülüğü asta-sekin o'sib bordi, bu hujayra qarshiligini yaxshiladi. yopishqoqlik. F- pastroq sirt potentsialini hosil qilish orqali hujayra biriktirilishini qulay holga keltirishi mumkin, boshqa tomondan, tajribalar shuni ko'rsatadiki, F- doping HA ning eruvchanlik qarshiligini oshiradi. HA tuzilishiga Mg2+ qo'shilishi qoplamaning o'ziga xos sirt maydonini sezilarli darajada oshirishi mumkin va Mg HA kristallanishiga ma'lum bir inhibitiv ta'sir ko'rsatadi, bu boshqa biologik mos bo'lgan modda - trikalsiy fosfat hosil bo'lishi uchun foydalidir ( -TCP) bosqichi. . Bir nechta ionlarni birgalikda doping qilish bir ionli dopingning afzalliklarini birlashtirishi mumkin va bir nechta elementlarning birgalikdagi dopingining sinergik ta'siri yanada aniqroq. Shuning uchun, HA qoplamasining ish faoliyatini yaxshilash uchun odatda bir nechta ionlar bilan qo'shiladi. Samani va boshqalar. Zn/Ag qo‘shilgan HA qoplamalarini sol-gel usulida tayyorladi va 1,5%Zn-0 ekanligini aniqladi. 6% Ag (massa ulushi) qo'shilgan namuna barcha qo'shilgan namunalar orasida eng kichik qo'shilgan namunaga ega edi. Birgalikda qo'shilgan namunalar 2,5% Zn bir qo'shilgan HA va 1,5% Ag bir martali HA ga qaraganda yaxshiroq antibakterial natijalarni ko'rsatdi. Qiao va boshqalar. elektrodepozitsiya yo'li bilan Si-Sr-Ag qo'shilgan HA/TiO2 qoplamalarini tayyorladi. Doping Sr va Si ionlari osteogenez bilan bog'liq genlarning ifoda darajasini oshirdi va Ag ionlarining potentsial sitotoksikligini muvaffaqiyatli bartaraf etdi. . Birgalikda qo'shilgan qoplamalarning biologik xususiyatlari HA va Ag-HA qoplamalaridan ustundir, ularning antibakterial ta'siri Ag-HA qoplamalari bilan taqqoslanadi va Si va Sr ionlarining o'ziga xos yuqori miqdori yaxshi ko'payish va yangilanishga yordam beradi. hujayralar va suyak to'qimalarining, Hujayra yopishishini yaxshilaydi. Si o'z ichiga olgan HA yuqori so'rilish tezligiga ega va osteoblastlarning biriktirilishiga yordam beradigan ko'plab faol guruhlarga ega. Chjan va boshqalar. elektrokimyoviy yotqizish yo'li bilan SiC nanozarrachalar bilan mustahkamlangan Na va F qo'shma HA qoplamalarini tayyorladi. HA tarkibidagi Ca2+ ni Na+ bilan almashtirish hujayralar biriktirilishi va suyak metabolizmini rag'batlantirishi mumkin; HA tarkibidagi OH-ning F- bilan almashtirilishi strukturaviy barqarorlikni oshirishi mumkin. Shuning uchun Na va F bilan qo'shilgan HA qoplamasi mukammal biologik xususiyatlarni namoyon qilishi mumkin. Ko'p sonli tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ion bilan qo'llaniladigan HA ning antibakterial ta'siri ko'p jihatdan doping elementining kontsentratsiyasiga va dopantning o'ziga xos xususiyatlariga bog'liq [30]. Antibakterial va osseointegratsion ta'sir. Hozirgi vaqtda La, Ce, Nd, Gd kabi noyob tuproq elementlari bilan plazma dopingiga oid adabiyotlar kam. La{60}} qo'shilgan HA qoplamasi past eruvchanlik va yaxshilangan mexanik xususiyatlarga ega[55]; HA qoplamasining antibakterial va aşınmaya bardoshliligini yaxshilash uchun Aditi va boshq.[56] titanium qotishma HA qoplamasida plazma purkash texnologiyasidan foydalanilgan. CeO2, Ag va uglerod nanotubalari qo'shilganda, qoplamaning aşınma doimiyligi va kesish stressi sezilarli darajada kamayganligi va antibakterial xususiyat yaxshi ekanligi aniqlandi.
3. Chitosan qoplamasi Titan qotishma implantlarining sirt qoplamasi sifatida ishlatiladigan HA kabi biokeramikaga qo'shimcha ravishda, tabiiy organik birikma sifatida xitosan yaxshi bio-uyg'unlik, antibakterial xususiyatlar va hujayralarga qarshi xususiyatlarga ega. Proliferatsiya va differentsiatsiyani rag'batlantirish ko'pincha titanium qotishma implantlari uchun sirtni o'zgartirish qoplamasi sifatida ishlatiladi. Chitosan ham yaxshi adsorbsion xususiyatlarga ega, in vivo jonli ravishda biologik parchalanishi mumkin, toksik ta'sirga ega emas va dori tashuvchisi sifatida HA kabi boshqa moddalar bilan qo'shilishi mumkin. Chitosan qoplamasining qalinligini nazorat qilish orqali preparatning mahalliy kontsentratsiyasi operatsiyadan keyingi infektsiyani, yallig'lanishni davolash va implantning yaxshi osseointegratsiyasiga erishish uchun tartibga solinishi mumkin. Chitosan antibakterial ta'sirga erishish va implantatsiya etishmovchiligi xavfini kamaytirish uchun salbiy zaryadlangan bakterial hujayralar bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin. Uning antibakterial faolligi ba'zi metall ionlariga qaraganda bir oz pastroq bo'lsa-da, inson tanasi uchun xavfsizroqdir. Chitosanning antibakterial mexanizmi asosan bakterial o'sishni inhibe qilish uchun bakterial membranalar bilan reaksiyaga kirishish uchun uning funktsional guruhlari (amino guruhlari) va ijobiy elektr xususiyatlaridan foydalanishdir. Turli molekulyar og'irlikdagi xitosanning antibakterial xususiyatlari bir xil emas. Yuqori molekulyar og'irlikdagi xitozan. Zheng Lianying va boshqalar xitozanning molekulyar og'irligi 300 000 dan past bo'lsa, uning ichak tayoqchasi va Staphylococcus aureusga antibakterial ta'siri molekulyar og'irlikning o'zgarishiga qarama-qarshi ekanligini aniqladi. zaiflashishi. Kiroshka va boshqalar. chitosan-chitin nanoqoplamlarining kalamush osteotsitlariga ta'sirini o'rganib chiqdi va qoplamaning g'ovakliligi va gözenek hajmining taqsimlanishi ham chitosanning molekulyar og'irligi bilan bog'liqligini aniqladi va molekulyar og'irlik ham hujayra o'sishi va ko'payishining skelet tuzilishiga ta'sir qiladi; Ularning tadqiqotida o'rtacha molekulyar og'irligi (MW) 160 000 bo'lgan xitozan qoplamasi yuqori porozlik, past shishish tezligi va yaxshi hujayra tarqalishiga ega edi. Ijobiy zaryadlangan xitozan qoplamasida ko'p miqdorda -OH ning mavjudligi PO4 3- ning cho'kishini tezlashtirishi mumkin, shuning uchun u in vivo HA hosil bo'lishini, payvandlashdan keyin substratning gidrofilligini keltirib chiqarishi mumkin. xitozan qoplamasi yaxshilanadi va SBFda Complete HA biomimetik cho'kma qoplamasidan keyin hosil bo'lishi mumkin va payvandlanmagan namunaning cho'kma miqdori (titan namunasi) sezilarli darajada farq qiladi. Chitosanning implantlar bilan kimyoviy bog'lanishlar hosil qilish qiyin bo'lganligi sababli, titanium qotishmalari yuzasida uning bog'lanish kuchini yaxshilash uchun tadqiqotchilar keyingi tadqiqotlarni o'tkazdilar. Egemen va boshqalar. elektroforik yoʻl bilan xitozan qumlangan Ti-6Al-4V. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, qumtoshdan keyin substrat morfologiyasi chitosan qoplamasining pürüzlülüğüne ta'sir qiladi; hajmining oshishi. Jugowiec va boshqalar. xitozan kolloidlariga HA nano kukunlari va nanozarrachalarni qo'shib, keyin ularni Ti-13Nb-13Zr qotishmasi yuzasiga elektroforetik tarzda joylashtirdi. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, nanozarrachalarning qo'shilishi yotqizilgan xitozan qalinligini qalinroq qildi, bu titan asosidagi materiallardan farq qiladi. Bog'lanish kuchi yaxshiroq, materialning korroziyaga chidamliligi va biologik muvofiqligi yaxshilanadi. Chjan va boshqalar. titan yuzasini gidroksidi bilan ishlov berib, keyin uni navbat bilan natriy geparin va karboksimetil xitozan eritmasiga botirdi. Ishqor bilan ishlov berishdan so'ng titan yuzasida ko'p miqdorda -OH mavjudligi sababli, uning qo'pol yuzasi xitozan bilan yaqindan birlashtirilishi mumkin. Namuna faqat 8 daraja suv bilan aloqa qilish burchagi bilan mukammal hidrofiliklik ko'rsatadi. Chitosan qoplamasi yaxshi biomoslashuvga ega bo'lsa-da, uning mexanik xususiyatlari nisbatan zaif va xitosanning mexanik xususiyatlaridagi kamchiliklarni to'ldirish uning rivojlanishining kalitidir.
4. Titanium qotishmalari yuzasida TiO2 nanotube massivlarining in-situ o'sishi TiO2 nanotube tuzilishi metall ionlarining (masalan, Al, V va boshqalar) chiqishini oldini oladi, implantatsiya reaktsiyasini osonlashtiradi va TiO2 ga qaraganda yaxshiroq korroziyaga qarshilik ko'rsatadi. ommaviy materiallar va biomoslashuv. Shu sababli, titanium qotishmalari yuzasida TiO2 nanotube massiv qoplamalarining sintezi ularning tibbiy xususiyatlarini yaxshilash uchun yana bir samarali chora bo'ldi. Anodizatsiya ko'pincha titan asosidagi materiallar yuzasida TiO2 nanotube massivlarini tayyorlash uchun ishlatiladi va shu bilan suyakka o'xshash gözenekli tuzilishga ega TiO2 qoplamasini hosil qiladi. tartibga solish. Anodlash usuli bilan tayyorlangan TiO2 nanotube massivlari amorf holatda. Yuvilgandan so'ng, massiv amorf holatdan anataza yoki rutil fazaga o'tkazilishi mumkin. 300 ~ 500 daraja tavlangandan so'ng, u odatda anataz fazasi va 600 daraja tavlanish, keyin asta-sekin rutil fazaga aylanadi. Sirt kristalliligining oshishi tavlangan namunalarning suv bilan aloqa qilish burchagini pasaytiradi, bu nanotube massivlarining yuqori sirt namligini namoyish qilish imkonini beradi, bu protein adsorbsiyasi va hujayra yopishishini osonlashtiradi va nanotubkalar va kristall strukturaning sinergik ta'siri HA degradatsiyasini tezlashtiradi. yotqizish. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, anataza fazasi rutil fazaga qaraganda hujayra differentsiatsiyasini yoki hujayra proliferatsiyasini qo'zg'atishda yaxshiroq ishlashni namoyish etadi va HA ni anataza fazasiga joylashtirish osonroq. Bundan tashqari, Yu va boshqalar. nisbatan kichik diametrli TiO2 nanotubalari osteoblastlarning yopishishi va ko'payishi uchun qulayroq ekanligini aniqladi; nisbatan katta diametrli TiO2 nanotubalari esa yaxshiroq osteogenik farqlanish qobiliyatini ko'rsatadi va katta nanotubalardan hujayra simulyatsiyasida foydalanish mumkin. Oksidlanish stressini davolashdan keyin yaxshi osteogenik potentsial. Anodizatsiya kuchlanishi ma'lum bir diapazonda o'zgarganda, kuchlanishning oshishi bilan nanotubalarning uzunligi va diametri ortadi; oksidlanish vaqtining oshishi bilan namunaning sirt pürüzlülüğü ortadi va suv bilan aloqa qilish burchagi ham kamayadi. Ti-6Al-4V qotishmasi nisbatan keng qoʻllaniladigan biotibbiy material boʻlib, u + fazadan iborat. Anodizatsiya jarayonida ikki fazaning erish tezligi har xil va nanotubalarning naycha uzunligi turli faza mintaqalarida har xil. Mansurianfar va boshqalar.[75] 50~75V kuchlanishda ikkilamchi anodik oksidlanish orqali Ti{20}}Al-4V qotishmasida yaxshi bir xillikka ega TiO2 nanotube massivlarini muvaffaqiyatli ishlab chiqardi. Nanotubalarning morfologiyasi 1-rasmda ko'rsatilgan. Quvurning o'rtacha uzunligi va quvur diametri kuchlanish ortishi bilan ortib bordi. 60 V da tayyorlangan namunalar eng yaxshi hujayra hayotiyligini ko'rsatganligi aniqlandi va 2-rasmda har bir namunada ekilgan MG63 suyak iligi stromal hujayralarining difeniltetraoksazol bromid (MTT) tahlili ko'rsatilgan. Past elastik modulli bio-titanium qotishmalarida TiO2 nanotube massiv qatlamlarini tayyorlash implantatsiya materiallarining mexanik xususiyatlarini ta'minlabgina qolmay, balki ularning biologik mosligini ham yaxshilaydi. Li va boshqalar. [76] Ti{32}}Nb-4Zr-7.9Sn(Ti2448) titanium qotishmasi, nanotube-Ti2448 (NTi2448) yuzasida sof Ti, nanotube bilan solishtirganda TiO2 nanotube massiv qatlamlarini tayyorladi. -Ti(NT) va Ti2448, yuqori namlanish qobiliyatini, korroziyaga chidamliligini ko'rsatdi, sitomoslashuv va osseointegratsiya qobiliyati. Past elastik modulli titanium qotishmasiga Nb, Zr va boshqa elementlarning qo'shilishi tufayli anodizatsiyadan keyin hosil bo'lgan oksid plyonkasi korroziyaga chidamliligini yaxshilaydi. Bundan tashqari, qotishma elementlarning qo'shilishi nanotube massivining tartibini pasaytiradi va trubaning diametri boshqacha. , va tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, past tartib darajasiga ega massivlar yaxshi moslik ko'rsatadi. Hozirgi vaqtda titan asosidagi materiallarni anodik oksidlanish orqali sirt modifikatsiyasi asosan sof titan va Ti-6Al-4V qotishmasini tadqiq qilishga qaratilgan. Tadqiqotchilar morfologiyani, tarkibini, kristal tuzilishi va boshqalar o'rtasidagi bog'liqlikni va sirt pürüzlülüğünü, namlanuvchanligini, hujayra ko'payishi va differentsiatsiyasini o'rgandilar. Shu bilan birga, yangi tibbiy titanium qotishmalarining qotishma elementlarining anodizatsiya yo'li bilan tayyorlangan nanotube massiv qoplamalarining morfologiyasiga ta'siriga kam e'tibor qaratildi.
5. TiO2 nanotube massiv qoplamasiga asoslangan sirt modifikatsiyasi Titanium qotishmalarining sirtini o'zgartirish uchun tadqiqotchilar ko'pincha muayyan talablarga muvofiq loyihalash uchun turli xil texnik vositalarni birlashtiradi. Bir nechta modifikatsiyalash usullarining kombinatsiyasi har bir modifikatsiya usulining afzalliklarini katta darajada birlashtiradi va modifikatsiya effekti ham doimiy ravishda optimallashtiriladi.
Implantlarning aşınmaya bardoshliligini oshirish uchun implantlar yuzasida TiN qatlamlarini tayyorlash uchun ilgari magnetronli püskürtme va boshqa usullar qo'llanilgan, ammo TiO2 nanotubalari asosida TiN nanotube massiv qoplamalarini TiO2 ni doimiy ravishda kamaytirish va nitridlash orqali olish mumkin. nanotubalar. , bu nafaqat gözenekli strukturaning biomoslashuv talablariga javob berishini ta'minlaydi, balki uning aşınma qarshiligini yaxshilaydi. TiO2 nanotube massivi katta o'ziga xos sirt maydoniga ega va TiO2 nanotube massividan o'tish qatlami sifatida foydalanish HA qoplamasining yopishqoq kuchini oshirishi va HA qoplamasining cho'kma miqdorini yaxshilashi mumkin. Lin va boshqalar. vakuumli kalsifikatsiya va gidrotermik ishlov berish orqali nanotubalar yuzasida kaltsiy titanat (CaTiO3) hosil qildi, bu HA uchun yadrolanish joylarini ta'minladi va nano o'lchamdagi HA qoplamasi va TiO2 matritsasi o'rtasidagi kimyoviy bog'lanishni amalga oshirdi. Fathyunes va boshqalar. TiO2 nanotubalarida grafen oksidi-HA qoplamasini tayyorlash uchun ultratovush yordamida elektrodepozitsiyadan foydalangan. Grafen HA qoplamasining mexanik xususiyatlarini yaxshilaydi va grafenning o'zi biologik mos keladi. Oldingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, grafen ildiz hujayralarining differentsiatsiyasini keltirib chiqarishi va osteoblastlarni rag'batlantirishi mumkin. TiO2 nanotube massiv qoplamasi, shuningdek, ionlarni va sekin chiqariladigan dorilarni yuklashda noyob afzalliklarni ko'rsatadi. Hozirgi vaqtda TiO2 nanotube massiv qoplamasi ionlarni yoki antibakterial va yallig'lanishga qarshi dori-darmonlarni yuklash uchun gözenekli tuzilish qoplamasi sifatida qo'llanila boshlandi va harorat, pH va boshqa sharoitlarni o'zgartirish orqali aqlli dori chiqarish roliga erishadi. TiO2 nanotube massivlariga yuklangan Ag, Cu, Sr plazmonlari tirik organizmlarda barqaror va sekin ajralib chiqadigan mikroblarga qarshi vositalar sifatida ishlatilishi mumkin. Chen Yi va boshqalar [84] TiAg yupqa plyonkalarini tayyorlash uchun magnetronli sputteringni qo'llagan, so'ngra Ag yuklangan TiO2 nanotube massivlarini tayyorlash uchun anodizatsiyani qo'llagan va keyin SrTiO3 ni yuklash uchun gidrotermik usuldan foydalangan. Ion yuklangan namunalar 60 kundan keyin ham yaxshi ishlash ko'rsatdi. Yaxshi antibakterial va osteoinduktiv xususiyatlar. Bundan tashqari, TiO2 nanotubalari ko'pincha dori-darmonlarni aqlli ravishda barqaror chiqarish ta'siriga erishish uchun antibakterial preparatlar uchun konteyner sifatida ishlatiladi, ammo nanotubalarning uzunligi va diametrini nazorat qilish orqali dori chiqarilish tezligini nazorat qilish ma'lum cheklovlarga ega, shuning uchun u tez-tez ishlatiladi. dorilar yuklangan nanotubalarda. Naychalar majmuasi preparatning portlashini oldini olish uchun biopolimer bilan qoplangan. Zhong va boshqalar. norfloksatsin yuklangan TiO2 nanotube massivlarida qoplangan polimetakrilik kislota, bu kichik portlash (34,4%) va uzoqroq davomiy chiqarish vaqtini ko'rsatdi. Aw va boshqalar tomonidan taklif qilingan usul. dori yuklangan polimer misellari bilan yuklangan nanotubalardan foydalanish va TiO2 nanotubalarining sirtini xitozan kabi biopolimer qoplamalar bilan qoplash ham TiO2 nanotubalarining antibakterial va yallig'lanishga qarshi funksiyalarini yaxshilagan. Boshqa tomondan, ba'zi tadqiqotchilar nanotuba devorining pürüzlülüğünü o'zgartirish orqali dori yuklash va chiqarish tezligini yaxshiladilar, bu ham hidrofilik, ham hidrofobik dorilarga teng darajada qo'llaniladi [88]. Hozirgi TiO2 nanotube massiv qoplamalarining modifikatsiya ta'siriga asoslanib, titanium qotishma implantlari yuzasida TiO2 nanotube massiv qoplamalarini tayyorlash kelajakda tibbiy titanium qotishmalarini modifikatsiya qilishda asosiy qadam bo'lishi kutilmoqda.
