Tantal (Ta) er blevet meget brugt i fly, raketter og andre varmebestandige materialer samt industrielle områder, der har brug for højstyrkedele på grund af dets fremragende korrosionsbestandighed, høje smeltepunkt, høje styrke og slidstyrke. I øvrigt, tantal stang og metaltantal har gode fysiske og mekaniske egenskaber, god biologisk kompatibilitet, ydeevne efter titanium blev en ny type biologiske materialer, er meget udbredt i tandimplantatimplantation, behandling af lårbenshovednekrose, koronar stenting, kunstig acetabulumproteseimplantation, kirurgiske suturer og andet relateret medicinsk område.

I de senere år, med uddybningen af ​​tantalforskningen, har det vist sig, at porøs tantal har en honeycomb-struktur, der ligner menneskelig spongeknogle, og har lavt elasticitetsmodul og høje friktionsegenskaber. Derfor kaldes porøs tantal også for Tantalumbone. Dette papir vil introducere den nuværende forskningsstatus for tantal og porøst tantal ud fra aspekterne af dets strukturelle mekaniske egenskaber, biologiske egenskaber, forskningsfremskridt inden for overflademodifikationsteknologi og anvendelse i stomatologi.

1. Strukturelle mekaniske og biologiske egenskaber af porøs tantal

Forberedelsesteknologien for porøs tantal er relativt kompleks, de vigtigste metoder omfatter: dampaflejringsmetode, organisk skumimprægneringsmetode og laserhurtig formning, pulversintring osv., Ovenstående metode blev fremstillet ved porediameteren af ​​porøs tantal um størrelse på 300 -600, sammenlignet med andet metalmateriale med porøs struktur med høj porøsitet (66.7% 80%), kan gruppernes egenskaber accelerere den interne.cause pore, forbedre den porøse tantal indre næringsstofudveksling, hvilket gør den har potentialet til at vokse højere organisationer introversion. Derudover har det porøse tantal lavt elasticitetsmodul, højere overfladefriktionskoefficient og fremragende mekaniske egenskaber, dets elasticitetsmodul er 1.22 GPa, mellem spongiløs knogle (0.1 til 0.5 GPa) og kompakt knogle (12-18 GPa) mellem, i processen af medicinsk implanteret i knoglevæv kan undgå stress afskærmende effekt, er befordrende for den normale ledning af biologisk stress. Højere overfladefriktionskoefficient kan øge adhæsionen af ​​knogleceller til overfladen, lette den tætte adhæsion og vækst af celler og styre differentieringen og modningen af ​​osteoblaster og deres osteogenese.

2. Undersøgelse af overflademodifikation af medicinsk tantal og porøst tantal i vævsteknologi

Medicinsk tantal og porøst tantal har brede muligheder i knogleerstatninger og tandimplantater på grund af deres fremragende vævstekniske egenskaber og biokompatibilitet. Implantaters overflademikromiljø er essentielt, god overfladeydelse øger kontaktområdet mellem implantatet og knoglevævet, forbedrer kvaliteten af ​​kontakten, er gavnligt for tidlig stabilitet af implantater, især inden for oral plantning, dyrkning, øjeblikkelig reparation, og øjeblikkeligt vægt koncept fremsat behov for at implantere god initial stabilitet for tidlig funktionel belastning. Derfor er det nuværende fokus på forskning i overflademodifikationsteknologi af medicinsk tantal og porøst tantal for at accelerere knogleheling i implantater og give mere varig og stabil knoglebinding. Siden 1970'erne har forskningen været fokuseret på overflademodifikation af tantal og porøs tantal for at opnå bedre biologiske egenskaber. En gennemgang af litteraturen offentliggjort i ind- og udland i de seneste ti år viser, at de vigtigste overflademodifikationsteknologier omfatter overfladeanodisk oxidation, bionisk belægning, overfladefunktionalisering, alkalisk varmebehandling og aktiveringsmodifikation.

2.1 overflade anodisk oxidation

Overflade anodisk oxidationsteknologi effekt måde at stole på syreopløsning (svovlsyre, oxalsyre, fosfat, silikat, etc.) som elektrolytten, den elektrolytiske oxidation under en bestemt strømspænding til ordnet fra dannelse på overfladen af ​​nanorøret (nanorør kontrol -insisterende pang) struktur af tantalpentoxid (Ta2O5) oxidlags overflade, hvilket ændrer overfladens biologiske egenskaber. På nuværende tidspunkt er de biologiske egenskaber af tantal og porøs tantaloverflade efter anodisk oxidation blevet undersøgt. WangNa, såsom in vitro eksperimentel undersøgelse rapport, efter ændring af overfladen af ​​metal tantal pentoxid tantal nanorør oxid lag struktur kan styrke bovint serum albumin og fibronectin adsorption, forbedre mellem kanin knoglemarv mesenchymal stamcelle adhæsion og proliferation, og fremme osteogenesen faktor af alkalisk phosphatase (ALP), type I kollagen (CollagenI), ekspressionen af ​​Osteocalcin (Osteocalcin), osteogenese til dets differentiering. In vitro-eksperimenter fandt andre forskere, at tantalmetaloverflade modificeret af tantalpentoxidoxidlag betydeligt kunne fremme adhæsionen og spredningen af ​​humane osteoblaster og øge ekspressionen af ​​alkalisk fosfatase fra humane osteoblaster, dannelsen af ​​knogleknuder og mineraliseringen og aflejringen. af knoglematrix.

2.2 overflade bionisk belægning bionisk belægning overfladebehandling teknologi

Baseret på det heterogene kernedannelsesprincip blev implantatet nedsænket i en overmættet calciumphosphatopløsning, som dannede kerne på overfladen og dannede en belægning. Fordi bioniske belægninger fremstilles i vandige opløsninger tæt på fysiologiske forhold, ligner deres sammensætning og struktur mere mineraler i naturligt hårdt væv. Elena etc. Undersøgelsen fandt, at den behandlede med calciumfosfat bionisk belægning metaltantal in vitro kan fremme spredning og osteogenese af mesenkymale stamceller for at differentiere mellem knoglemarven, FB arrere team med calciumfosfat bionisk belægning cylindrisk porøs tantalimplantater indsat i gederygmuskler, 12 uger efter implantation af muskler i ektopisk ossifikation (ektopisk knogle); Holdet implanterede derefter et porøst tantalimplantat med en bionisk belægning af calciumphosphat i lårbensskaftet på en 14 uger gammel hunged.

Og forskere udført på tantalmetal og porøse stilladser bionisk belægning modifikation af calciumphosphat, brugt til in vivo og in vitro test, sammenlignet med den ubehandlede glatte overflade, biomineraliseringsegenskaberne på overfladen af ​​calciumphosphat bionisk belægning modifikation stærkt øget, hydrofil kan også væsentlig stigning på samme tid, er fordelagtig for prøven af ​​osteogenese celler TieFu og strækning, og den subchondrale knogledefekt i kanin krop til at fremme dannelsen af ​​guidet knogleregenerering.

2.3 overfladefunktionalisering

Overfladefunktionaliseringsteknologi refererer til den selvsamlede membran, der dannes af kombinationen af ​​overflade og lægemiddel på en række forskellige måder, som har den funktion, at den kontinuerligt frigiver bioaktive stoffer efter implantation i kroppen. Undersøgelser har rapporteret, at i anvendelsen af ​​porøst tantalimplantat overflade elektrostatisk selvsamling af anti-cancer lægemiddel doxorubicin placering ved polyelektrolyt hyaluronsyre, methylering og terpolymer kollagen syntese i dannelsen af ​​copolymer filmen, efter en måneds in vivo observation fundet, at doxorubicin omkring implantater i kroppen for frigivelse af en måned, og hæmmer spredningen af ​​brusk SW1353 sarkom cellelinje. Andre forskere forskning ved hjælp af elektrolytisk polering teknologi med silan RGD peptider (cRGDfK) kombineret med kemisk metode til metal tantal overflade funktionalisering overflade modifikation, eksperimentet viser, at behandling overfladen kan give et godt vækst miljø, vaskulære endotelceller efter at kombinere cRGDfK tantal overflade til at danne en højere celletæthed, bedre strækning og kontakt mellem celler, og funktionel (ingen RGD-peptider) overflade, forbedre bearbejdningsoverfladen Saos fæstnet med en ydeevne - 2 celler, Saos - 2 mængden af ​​celleadhæsion og celleadhæsionsareal øges.

KishoreUdipi-forskning, såsom i tantalpladens overflade ved kovalent binding vil have anti-inflammatoriske egenskaber af lavmolekylær sod-analog (SODm) kombineret med overfladen af ​​tantalpladen, og indsat i hunrotterne tilbage subkutant væv, histologisk påvisning af akut fase (3 dage) rig neutrofil akut ekssudat faldt signifikant sammenlignet med kontroller, kronisk inflammation (28 dage), fremmedlegeme kæmpeceller og dannelsen af ​​fibrøse kapsler blev også signifikant reduceret.

2.4 alkali/alkali varmebehandling aktiveringsmodifikation

Alkali varmebehandling betyder, at implantatet nedsænkes i NaOH opløsning og derefter varmebehandles ved høj temperatur. Efter alkali varmebehandling kan implantatet danne bionisk apatit på overfladen af ​​kroppen, som kan bindes direkte til knoglen. Natriumsaltgelen fremstillet ved NaOH-behandling alene er ustabil, og dens binding til metalmatrixen er svag, hvilket vil påvirke bindingen mellem apatit og metalmatrixen og i sidste ende påvirke bindingen mellem implantat og knogle. Natriumsaltgelen dehydrerede til en kompakt og stabil amorf struktur efter varmebehandling.

Undersøgelser har bekræftet, at overflademodifikationen af ​​porøs tantallegering (Ti6Ta4Sn) stillads ved alkalisk varmebehandling forbedrede adsorptionen af ​​simuleret kropsvæske (SBF) og fremmede adhæsionen af ​​saos-2-celler. Andre eksperimentelle undersøgelser viste, at efter alkalisk behandling på overfladen af ​​porøst tantal blev 3t3-e1-celler podet på det. Efter fem dages dyrkning blev actinfibre og osteoidvæv påvist at være over 3t3-e1-celler. I uge 4 og 12 vokser nye kapillærer og knogler ind i tomrummet af porøs tantal.

3. Anvendelse af medicinsk tantal og porøs tan i stomatologi

Tantal er blevet brugt som implantatmateriale ved restaurering af patienter med manglende tænder. Med udviklingen af ​​videnskab og teknologi er porøst tantal også blevet forsøgt brugt inden for implantater. På grund af sin fremragende mekaniske ydeevne kan biologiske egenskaber, med knoglevævsækvivalent elasticitetsmodul, høj friktionskoefficient, give et godt knogleimplantat kombineret med tidlig og stabilitet, og omtales som det trabekulære knogleimplantat, derudover har det med knogle væv ækvivalent modul af elasticitet (mellem spongeformet knogle og kompakt knogle) gør implantatet tænder i munden af ​​den langsigtede funktionelle belastning kraft spredt ud i den omgivende knogle, undgå stress koncentration.

Eksperimenter har vist, at konventionelle implantater kan absorbere 30% af belastningsenergien, mens porøse tantalimplantater kan absorbere 50%-75% under processen med tandkraftbelastning. Den høje friktionskoefficient gør det muligt for den at have god initial stabilitet under implantatimplantationen, hvilket forbedrer bindingshastigheden af ​​implantattænder, især for implantatpatienter med dårlig knoglekvalitet. Samtidig fremlagde professor liu hongchen ideen om lægemiddellevering i det kunstige tandimplantat, hvilket forventes at forbedre den beskadigede knoglehelingsevne i tilstanden af ​​knoglemetabolisme på grundlag af at fremme knogleforening af implantatet gennem lægemiddelbelastning i det porøse tantal tandimplantat. Derudover udføres der også undersøgelser af porøst tantals rolle i reparationen af ​​kæbefejl. Den tredimensionelle struktur af porøst tantal har porer, som er befordrende for adhæsion af knoglemarvs mesenkymale stamceller og osteoblaster på overfladen. Porestrukturen ligner knoglevæv, hvilket giver et godt stillads for væksten af ​​knoglevæv.

Relevante forskningsrapporter bekræftede, at porøse tantalpartikler har god evne til at inducere osteogenese, kæbeknoglereparationseffekten er bedre end den af ​​almindeligt anvendte kliniske Bio - oss knoglemel, eksperimentel kæbeknogledefektmodel blev konstrueret, den porøse tantalpartikel og Bio - oss knogleimplantatbeagle i henholdsvis højre og venstre mandibular knogledefekt område, tre måneder efter generelle prøver, røntgenstråler, inspektion af hårdt vævssnit fandt ud af, at den porøse tantalpartikelgruppe på knogledannelse og knoglemodenhed var højere end kontrolgruppen (Bio) - oss knoglemel).

4. For at opsummere

Tantal og porøs tantal på grund af dets gode biologiske kompatibilitet, inden for de medicinske områder, såsom oral medicin, knoglekirurgi, kardiovaskulær kirurgi, såsom biomedicinsk teknik har vigtig klinisk værdi, og anvendelsesudsigten for anvendelsen af ​​dens overflademodifikationsteknologi vil gøre porøs tantal metaltantal og har flere fremragende biologiske egenskaber, hvilket i høj grad forbedrer tantal og kombinationen af ​​porøst tantalimplantat og omgivende knoglegrænseflade, for bedre at forbedre den kliniske helbredende effekt af implantater.