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LRF技术与传统金属加工技术相比具有显著的优势。为了详细了解LRF技术用于纯钛植入材料制作的可行性,本研究利用LRF技术制作了纯钛植入材料,并对LRF Ti的物理机械性能、生物安全性、生物相容性和耐腐蚀性进行了评价。第Ⅰ部分LRF Ti的制备和相关机械性能评价选用合适的工艺参数制作LRF Ti材料,选用的激光成形工艺参数为:激光功率:2700W;光斑直径:3mm;光束扫描速度:500mm/min;保护气体是氩气:载粉气流量250L/h,约束气流量5～7.5L/min,送粉速度4.2 g/min。采用多道搭接Z向生长方式成形,成形过程层高0.5 mm。然后根据国家标准测试LRF Ti材料的机械性能、显微硬度和疲劳强度,并对材料的化学成分和组织结构进行观察和分析,对LRF Ti用作植入材料的生物力学相容性进行评价。结果:按照国家标准GB/T 228-2002进行拉伸实验,LRF Ti试样的抗拉强度(475 MPa)、屈服强度(383MPa)均高于GB/T 13810-1997中TA2纯钛板材的标准(440MPa、320 MPa),特别是延伸率,LRF Ti试样达到27%,远高于医用TA2延伸率标准中18%的规定。试样的氧含量(0.083%)低于YY0315-1999标准中TA1、TA2的氧含量(0.15%、0.25%)。从拉伸断面扫描电镜照片可以看出断面主要为大小不一的韧窝,可以判断为典型的韧性断裂。杨氏模量(103.7GPa)稍低于TA2的弹性模量(108 Gpa)。扫描电镜(SEM)微观组织照片显示LRF Ti的微观组织结构均匀,无气孔、裂纹等缺陷;α和β相相互交织成网篮状组织。显微硬度值(188.4～206.3)稍高于CP Ti(TA2)的显微硬度值(166.3～181.9)。LRF Ti在室温下循环107次时的疲劳强度极限是250-275MPa,高于TA1的193 MPa和TA2的230 MPa。结论:利用纯钛粉末通过LRF技术制备了规格为90mm×30mm×15mm、外表规则光滑、亮白色、低氧含量(0.083%)的LRF Ti试样。LRF Ti试样具有更好的生物力学相容性,机械性能满足牙科植入物用纯钛材的要求,符合生物医学硬组织替代材料的标准。第Ⅱ部分LRF Ti的生物安全性评价本研究按照标准GB/T 16886.5-2002、YY/T 0279-1995、YY/T 0127.1-93、YY/T 0127.2-93,分别从细胞毒性试验、口腔粘膜刺激试验、溶血试验、急性全身毒性试验和骨内植入试验等方面,综合评价LRF Ti的生物安全性。结果:LRF Ti的细胞毒性测试结果为0级,材料缝合处动物口腔颊囊粘膜无病理反应,即对粘膜无刺激反应。溶血率为2.68%,小于5%,不会引起急性溶血。将LRF Ti材料浸提液注射入动物体内,每组动物在不同时间段的体重变化无显著性差异(P>0.05),在72h的观察期内,无急性毒性症状出现。骨内埋植试验结果可见种植体与骨组织接触紧密,周围骨组织无吸收现象。种植体表面有骨陷窝和骨组织形成,周围骨组织内的成骨细胞和成纤维细胞的细胞突向种植体表面伸出,LRF Ti和CP Ti种植体没有明显差别。结论:LRF Ti具有优良的生物安全性。第Ⅲ部分LRF Ti的生物相容性评价通过比较LRF Ti和CP Ti表面的接触角和表面能、小鼠颅骨成骨细胞在试样表面的附着动力学、成骨细胞碱性磷酸酶活性以及细胞在试样表面的形态,评价LRF Ti材料的生物相容性。结果表明:LRF Ti的表面能大于CP Ti。在成骨细胞培养的初期,两者的细胞增殖速度无差异;随着细胞培养时间的延长,LRF Ti组的成骨细胞增殖速度快于CP Ti组,碱性磷酸酶的活性增加;细胞形态显示细胞功能活跃,活性增加。结论:LRF Ti能够刺激成骨细胞的增值生长,具有良好的生物相容性。第Ⅳ部分LRF Ti的耐腐蚀性能评价根据国家标准,通过对比观察LRF Ti和医用钛及钛合金在不同溶液中的金属离子析出情况、应力加载下的耐腐蚀情况,以及氟离子和pH值对电化学行为的影响等,评价LRF Ti材料的耐腐蚀性能。结果:在人工唾液、乳酸、2%NaF人工唾液(PH=7)和2%NaF人工唾液(PH=3)中,LRF Ti的钛离子析出量分别是62ng/ml、302ng/ml、24.7μg/ml和156.7μg/ml,低于CP Ti的66.1ng/ml、353ng/ml、33.1μg/ml和295.7μg/ml。氟与钛表面的氧化膜反应形成腐蚀产物Na3TiF6;在2%NaF人工唾液(PH=3)中,钛离子的析出量最大。在应力和氟离子的共同作用下,CP Ti的腐蚀程度比LRF Ti严重。在人工唾液、2%NaF人工唾液(PH=7)和2%NaF人工唾液(PH=3)中,LRF Ti的自腐蚀电位分别为-469mV、-925mV和-943mV,均高于CP Ti的-555mV、-943mV和-956mV;自腐蚀电流密度分别为2.14×10-6 Acm-2、2.65×10-6 Acm-2和4.51×10-6 Acm-2 ,均小于CP Ti的2.18×10-6Acm-2、4.49×10-6Acm-2和6.63×10-6Acm-2;膜电阻(2.77×106?cm2、3.41×105?cm2和4.3×104?cm2)和传递电阻(6.71×104?cm2、2028?cm2和4.4×103?cm2)分别高于CP Ti的膜电阻(1.42×106?cm2、6.65×104?cm2和16.93?cm2)和传递电阻(236.9?cm2、44.1?cm2和2.56×103?cm2)。结论:pH值的降低和溶液中氟离子的存在能够加速钛离子的释放。在人工唾液和含氟溶液中LRF Ti耐电化学腐蚀和耐应力腐蚀性能比CP Ti好。