种植修复因其具有不损伤天然牙、修复后咀嚼效率高、而且美观舒适等优点,成为当今修复牙列缺损及缺失的最佳技术手段。然而在临床应用中,由于牙列缺损后牙槽骨的吸收萎缩及牙周病和外伤后遗症等因素,导致牙槽嵴低平等骨量不足,这在一定程度上限制了种植修复的应用。临床上常采用多种方法来增加缺损区的骨量,而引导骨再生(Guided bone regeneration,GBR)成为临床实践中唯一常用的方法。引导骨再生术的基本原理是通过放置机械屏障膜保护血凝块,将骨缺损与周围结缔组织分离,保证了骨形成细胞优先进入骨缺损区,经过增殖、分化,最终完成骨修复,实现骨再生。对于引导骨再生膜,临床上主要分为两大类:生物不可吸收膜和生物可吸收膜。但是目前对这两种引导骨再生膜的研究并不完善,各自存在应用缺陷。生物不可吸收膜在临床应用最大的缺陷是在体内无法降解,需要二次手术取出;而生物可吸收膜由于不稳定的降解周期以及较弱的机械强度,往往会对其屏障功能有一定的影响。因此,寻找一种机械强度高、加工工艺简单的可降解材料来替代现有的可吸收材料具有重要的临床意义。镁合金由于其具有可降解性,生物相容性好,并具有良好的机械性能及成骨诱导特性,成为理想的骨再生材料。ZK60(Mg-6Zn-0.5Zr)是镁-锌-锆合金,因其优良的可降解性能被广泛研究,目前被认为可用于骨替代材料。然而,ZK60合金植入体内后降解速率不可控,如果过快降解则可导致不良的生物反应,从而影响其力学性能并导致植入失败。因此,对ZK60合金进行改性,使其具有可控的降解速率成为研究热点。稀土元素的引入可以改善镁合金的机械性能和耐腐蚀性能。在ZK60镁合金中加入微量的稀土元素,不仅会减缓其降解,并改善其力学性能。且研究表明,微量的稀土引入并不会造成对机体的危害。本研究基于此设计理念,通过在传统ZK60中加入少量稀土Nd,制备出ZNd K610(Mg-6Zn-Nd-0.5Zr)稀土镁合金,通过研究这种稀土镁合金的力学和生物学性能,从而探讨其应用于骨再生的临床应用研究。基于以上研究理念,本论文主要做了以下工作:1.稀土改性镁合金材料的制备及性能研究在ZK60合金的基础上,添加了少量稀土Nd,制备出ZNd K610稀土改性镁合金材料。通过对ZNd K610合金挤压态的微观组织,力学性能以及耐腐蚀性能的研究,发现ZNd K610合金的微观组织主要由ZK60合金Mg Zn2相变为W相和T相,挤压的ZNd K610合金的可再生晶粒得到明显的细化,晶粒的平均尺寸大约为460 nm,比挤压的ZK60合金(大约4.2μm)的尺寸小。此外,占主导地位的金属间化合物相(W和T相)是热力学稳定的,在挤压过程中并没有改变。在室温和高温(150 oC and 200 oC)下,挤压的ZNd K610合金的拉伸性能得到了明显的改善,在SBF浸泡实验中,室温挤压ZNd K610合金与ZK60合金相比,表现出更好的耐腐蚀性能。2.ZNd K610合金作为骨科植入材料的生物学性能研究选择MC3T3-E1和MG63细胞系为研究对象,探讨挤压态ZNd K610合金的生物学性能。通过对MC3T3-E1和MG63细胞系体外细胞增殖实验,细胞周期,细胞黏附实验检测,表明ZNd K610稀土镁合金在体外具有良好的生物相容性,通过碱性磷酸酶活性检测表明ZNd K610合金具有促成骨分化的潜能,通过对成骨相关基因(Integrinα2、Runx2和OPN)和相关蛋白(Integrinα2、Runx2和OPN)的检测表明ZNd K610合金具有明显的促成骨功能。3.荧光标记离子掺杂的羟基磷灰石纳米棒作为追踪骨质疏松机制的模型材料及其在ZNd K610合金的涂覆研究为进一步缓释合金体系,并改善其表面生物相容性,我们在合金表面制备了荧光标记离子掺杂的羟基磷灰石薄膜。涂覆这种薄膜的另一个优点是对涂层的生物利用可标记。制备荧光标记离子掺杂的羟基磷灰石纳米棒是采用了Eu3+离子荧光标记的方法,将其掺杂到羟基磷灰石纳米晶中,制备出了Eu3+离子优先占据Ca1位的系列羟基磷灰石纳米晶。通过溶胶-凝胶-旋涂工艺,将其在镁合金表面制备了生物相容性更好的羟基磷灰石涂层。这种荧光标记离子选择性占据羟基磷灰石涂层晶体学位置的现象可以为成骨和破骨过程中的矿化和脱矿机制研究提供原位标记手段。综上所述,我们对ZK60合金稀土改性,并制备羟基磷灰石涂层进一步缓释合金体系,开发出一种机械性能和降解性能更好ZNd K610合金。通过其羟基磷灰石涂层的荧光标记方法,在材料的改性工艺、激活成骨细胞以及原位监测成骨及破骨过程方面进行了详细的实验研究和理论分析,为以镁合金为基质的骨再生技术提供了研究基础,有望用于临床治疗骨缺损。