目前关节置换正在变的越来越普遍,关节置换术可以明显减轻患者的痛苦并极大地提高了患者的活动度,但是假体周围感染和假体松动所带来的经济和社会负担不容忽视。钛基材料是关节假体应用最广泛的生物材料,本研究通过等离子体浸没注入技术(PIII)将镁、银注入钛表面进行改性,以提高其抗菌和成骨特性,并建立了四组样品:纯钛(Ti)、单纯注镁(Mg-PIII)、单纯注银(Ag-PIII)以及银镁共注入(Mg/Ag-PIII),并对改性后的钛进行了生物学评价。首先我们采用场发射扫描电镜、X射线光电子能谱仪、CHI760c电化学工作站和电感耦合等离子体光学发射光谱仪对材料进行表征。在体外我们应用骨架染色和胞核染色法、CCK-8法以及电镜扫描对细胞在各种材料表面的早期粘附特性、增殖及铺展特性进行了评价;另外应用碱性磷酸酶(ALP)染色试剂盒、茜素红染色法以及免疫酶联反应法对细胞的ALP活力、细胞外基质矿化能力、成骨相关基因表达进行了评价;为了评价样品的抗菌特性,我们采用了涂板计数法、扫描电镜、激光共聚焦显微镜等方法。为了评价体内的抗菌和成骨特性,我们分别建立了兔假体周围成骨模型和兔内植物相关的胫骨骨髓炎模型,并利用X线透视、micro-CT和组织学方法对其进行评价。另外我们评价了残留死亡细菌菌体和脂多糖(LPS)对材料成骨性能的影响。结果表明,镁银两种元素可通过离子浸没注入技术成功构建于钛表面,其中银以纳米银的形式存在。体外实验发现Mg/Ag-PIII抗菌能力较Ag-PIII提高7%-10%,同时体内外成骨评价发现银镁共注入后钛较单纯注入银或镁的成骨活性明显增加。体外实验发现细菌菌体和脂多糖(LPS)可以明显抑制材料的成骨活性,而Mg/Ag-PIII和Mg-PIII在LPS或死亡菌体存在条件下的成骨活性强于Ag-PIII及Ti。同时体内实验也证明了无论感染发生与否,镁的存在均能够提高材料的成骨活性,同时可能会抑制由死亡菌体所诱导的炎症反应。这是因为注入的镁和银之间所形成的微电流反应会促进镁的释放而同时抑制银的释放,同时更强的微电流的形成使局部质子消耗更多,提高了材料的抗菌性能。银和镁在抗菌方面具有很高的互补作用。由此我们得出结论,通过PIII技术,我们可以在钛表面可控的定植纳米银和镁,赋予钛更好的抗菌和骨整合能力。