[中国组织工程研究]组织工程开题报告

组织工程(tissue engineering)，是一门以细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。那么，组织工程学的论文开题报告要怎么写呢？

1. 毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况)

1.1背景、意义：

生物材料作为生命科学研究最为重要的一个领域，当今已引起越来越多材料界科学工作者和临床医生的兴趣，生物材料是一种植入躯体各系统或与各系统结合而设计的物质，它与躯体不起药理反应。这一定义规定了生物材料是指置换或恢复活组织及其功能，对机体是惰性的植入材料[1]。

目前运用于医用的材料主要有高分子材料、陶瓷材料和金属材料。生物高分子、陶瓷材料由于本身固有缺陷，作为承力的硬组织修复替代材料还有相当的距离，所以金属医用材料仍然是当前临床上最主要的硬组织植人材料，而且在将来的相当长的一段时间内，其地位是不可替代和动摇的.医用金属材料主要有不锈钢、钛合金和镁合金医用植入材料。

而医用不锈钢中的镍(N i) 离子就是一种众所周知的有害元素, 除了对人体产生过敏反应外, 还存在致畸、致癌的危害性 [2～4]。钛合金在性能方面虽然具有明显的优势 ,但由于其价格较贵(相当于不锈钢的两倍) , 并且会在使用中产生应力遮挡效应[5]，从而很难得到广泛使用。因此镁合金有望成为最主要的金属医用植入材料。

镁合金作为医用植入材料,与现在已投入临床使用的各种金属植入材料相比,具有以下突出的优点:

1)资源丰富,价格低廉,金属镁锭的价格在2万元/吨以下,而钛锭的价格在6万元/吨以上[6];

2)良好的生物相容性和生物可降解性[7,8];

3)是人体内仅次于钾、钠、钙的细胞内正离子,参与蛋白质合成,能激活体内多种酶,调节神经肌肉和中枢神经系统的活动,保障心肌正常收缩。

镁几乎参与人体内所有新陈代谢过程[9]。初步的细胞毒性研究表明:镁对于骨髓细胞的生长没有抑制作用,也没有发现细胞溶解现象[10]。最近还有研究者指出:金属镁可以促进骨细胞的形成,加速骨的愈合等。

1.2国内外研究情况：

目前,国内将镁及镁合金作为生物医用材料的研究和应用还很少,主要是因为镁的化学性质极为活泼,其标准电极电位为-2.37V。镁在腐蚀介质中产生的氧化膜疏松多孔,不能对基体起到良好的保护作用,尤其是在含有Cl-的腐蚀介质中,MgO表面膜的完整性会遭到破坏,导致腐蚀加剧[6]。

所以,将镁及镁合金作为长期植入材料还存在一定的困难。但随着研究的深入,发现通过提高镁及镁合金的耐蚀性,可以实现其作为长期植入材料的应用[12]。

另外,根据镁及镁合金的耐蚀性能较差的特点,可以将其发展成为生物医用可降解植入材料及器件,如可降解心血管支架及周边支架、内固定用接骨板和骨钉以及组织工程用支架材料等[13]。

有研究者提出将镁及镁合金作为可降解血管支架材料[14],镁是人体必需的常量元素之一[15],因此其腐蚀产物是生物可吸收的,力学性能也符合植入材料要求。

而作为支架,由于血液的流动性,降解过程中产生的氢气可能不会成为发展可降解金属镁支架研究面临的主要问题。B Heublein[14]将镁合金植入鼠心脏血管处,研究了镁合金在鼠体内的炎症反应和植入期间因金属腐蚀而生成氢气的影响,认为生物可吸收镁基合金有可能成为一种用于制作心血管支架的新型材料。

但在研究这种新材料时必须注意,体外模拟可降解实验过程并不能用于预测体内腐蚀情况[16],且体内情况又相当复杂,因此镁作为可降解材料的应用将面临较大的困难。

2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施

2.1课题主要内容简介：

按照一定的配比配置好所要熔炼的原料，将配比好的合金成分熔炼凝固，根据《稀土在镁及镁合金中的应用》[17]中的阐述，采用RE损耗量最低的溶剂进行熔炼，对熔炼好的镁合金进行压缩，制成一定形状和尺寸的热压板材料，并对热压板材料进行宏观与微观的金相分析，观察其内部的相组成及各相的形状。

将各试样切割成若干小块分组做：均匀化处理、淬火、和时效处理。之后将各不同热处理方法处理过的试样也进行金相分析并且与先前的铸态分析结果对比，得出不同热处理状态下的镁合金功能材料组织的变化情况。并根据组织的变化确定最佳的熔炼方法和热处理工艺。

2.2 研究方案：

通过镁合金热压板材料在不同热处理状态下组织结构分析，针对镁合金热压板材料的组织缺陷改进热处理工艺，为进一步探索镁合金热压板材料作为优良的生物植入体提供一定的理论基础。

2.3 研究方法：

将配比熔炼后的镁合金材料分为三组，一组作为对比样，另外的分别做固溶处理后淬火处理、固溶处理后时效处理，通过对每组试样都做金相、SEM能谱分析。仔细对比分析材料显微组织的变化情况，测量晶粒度的大小，观察第二相数量和形态及其与热处理前比较发生的改变。通过透射电镜观察材料中亚结构的变化情况，例如位错组态、孪晶、层错等，了解第二相形态、分布及其尺寸类型等进行物相鉴定，确认第二相的成分，得

出一种较好的热处理工艺。

3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作

3.1 研究的重点及难点：

本课题研究的重点是通过对不同热处理过程后的镁合金的热压板材料的晶粒度的测量，相组成的鉴定等组织分析来确定一种热处理工艺，使得用该工艺得到较均匀、致密的镁合金组织而运用于人体，作为支架材料。

其难点是热处理所需的最佳时间长度还在探索之中;用于做金相分析和透射分析的试样制备有难度，特别是金相试样的抛光和透射试样的最终减薄;对透射花样的分析和标定也是难点之一。

3.2 前期已开展工作：

已经查阅了相当资料(包括外文资料)并对将要测试的镁合金进行初期试验配比熔炼[18]。

4.完成本课题的工作方案及进度计划

1)第13周：查阅文献资料(包括外文资料),熔炼试样

2)第4周：写开题报告并答辩

3)第511周：实验过程及期中小结报告

4)第1214周：整理实验数据并分析、讨论

5)第1516周：书写论文，准备答辩

参考文献

[1] 张其清. 生物材料的研究现状及发展方向. 普外临床，1997，12(2)：67~68.

[2] Denkhaus E, Salnikow K. Crit ical Review s in Onco logy Hemato logy . 42; 352 6, 2002.

[3] Coogan TP, L at ta DM , Snow ET, et al . CRC Crit ical RevToxical, 1989; 19 (4)∶341.

[4] Regina LW , Sanfo rd B, L inda CL. Biomaterials, 1999; 20∶1647.

[5] Song,G.;Amanda,A.; StJohn,D.Materials Science and Engineering A,2004,366(1):74.

[6] 李龙川 ,高家诚 ,王勇.医用镁合金的腐蚀行为与表面改性.材料导报 ,2003 ,17 (10) :29.

[7] Serre C M , Papillard M , Chavassieux P , et al . Influence of magnesium substitution on a collagen2apatite biomaterial on the production of a calcifying mat rix by human oxteoblast s. J Biomed Mater Res , 1998 , 42 : 626.

[8] Kuwahara H , Al2abdullat Y, Mazaki N ,et al . Precipitation of magnesium apatite on pure magnesium surface during im2 mersing in Hank s solution. Mater Trans , 2001 , 42 : 1317.

[9] 胡庆福.镁化合物生产应用. 北京:化学工业出版社 ,2004.547.

[10] Li Longchuan , Gao Jiacheng , et al . Evaluation of cyto2tox2icity and corrosion behavior of alkali2heat t reated magnesium in simulated body fluid. Surf Coat Techn ,2004 , 185 : 92.

[11] 黄晶晶, 杨柯. 镁合金的生物医用研究.材料导报，2006，4，20(4)：67~68

[12] 任伊宾,黄晶晶,杨柯,等.CN Pat,200510046360.6 .

[13] Heublein B, Rohde R, Kaese V. Biocorrosion of magnesium alloys: a new principle in cardiovascular implant techmology.Heart,2003,89:651.

[14] 赵霖,鲍善芬.镁在生物医学中的应用,1992,6(3):138.

[15] Frank Witte, Jens Fischer, Jens Nellesen, et al. In vitro and in vivo corrosion measurements of magnesium alloys.Biomaterial,2006,9:1728.

[16] 范才河，陈刚，严红革等.稀土在镁及镁合金中的作用.材料导报，2005，7，19(7)：62.