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获奖编号:
获奖名称: 医用钛合金表面等离子体改性及生物相容性研究
获奖名称英文:
登记人:
登记人英文:
开始日期:
结束日期:
获奖题目:
获奖题目英文:
成果介绍英文:
主要完成人: 刘宣勇
主要完成人英文:
完成单位:
完成单位英文:
获奖类别: 上海市自然科学一等奖
获奖等级:
获奖时间: 2011
授奖部门: 上海市人民政府
成果介绍:

  该项目属于生物医用材料科学领域。钛及其合金被广泛用于制作人工关节、人工骨和牙种植体等,但临床发现其普遍存在缺乏生物活性、与骨组织结合不佳等问题,采用表面改性手段优化其表面结构和组成可有效改善其生物活性和骨整合能力。基于此,该项目以钛合金表面为研究对象,探讨了医用钛合金表面等离子体改性过程关键科学和技术问题以及医用钛合金表/界面行为相关机制,取得了如下四个方面的重要科学发现:(1)首次在钛合金表面制备了高结合强度的生物活性钙硅酸盐涂层,发现钙硅酸盐涂层与体液相互作用形成的Si-OH基团是其具有生物活性的主要原因,涂层溶出的硅离子可促进新骨形成,推动了钙硅基材料在生物医学领域的应用研究;(2)基于等离子体喷涂过程中熔滴快速冷却原理,设计并构建了内部为微米结构、表面为纳米结构的氧化钛和氧化锆涂层,提出了一种医用钛合金表面纳米化的新方法,发现纳米结构涂层具有优于传统涂层的生物活性,为惰性氧化物涂层的活化提供了科学依据;(3)发现医用钛合金表面注入CaNaH离子可促进磷灰石在其表面成核,赋予钛合金表面生物活性,实现了医用钛合金表面原位活化,研究结果被拓展至植入型硅基传感器的核心材料-单晶硅的表面活化;(4)发现CNO等离子体浸没离子注入可降低NiTi合金表面Ni原子浓度,从而有效抑制细胞毒性Ni离子在体液中的释放,改善NiTi合金的生物相容性,为NiTi合金植入体的安全应用提供了保障。 

  该项目共发表SCI论文81篇,其中在影响因子大于7的国际学术刊物Mater. Sci. Eng. ReportsBiomaterials 等发表论文17篇,论文SCI他引1461次;主编英文著作2部,编著中文著作1部;应邀在国际主流学术会议做邀请报告25次,获授权中国发明专利4项,美国发明专利1项。该项目的相关成果被众多国际权威科学媒体(如Chem. Rev.Prog. Solid State Chem.Mater. Sci. Eng. ReportsNano Today, Biomaterials, ACS Nano等)正面引用,研究工作还分获国际热喷涂大会优秀论文奖和亚太化工联盟大会技术创新奖,相关部分研究成果已获医疗器械企业资助进行应用开发。该项研究成果为开发具有自主知识产权的新型硬组织植入体提供了科学依据和理论基础。 

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