骨髓间充质干细胞与不同表面处理钛片的生物相容性研究

目的 通过观察大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone mesenchymal stem cells,rBMSCs)在微弧氧化处理(micro-arc oxidation,MAO)、喷砂处理(sandblasting)和光滑(smooth)钛片表面的粘附和增殖情况,评价MAO钛片、喷砂处理钛片和光滑钛片之间的生物相容性差别. 方法将钛片分为3组:MAO组,喷砂组及光滑组.扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观察MAO钛片表面形貌特征,能谱分析仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)检测其表面主要元素含量.从大鼠股骨骨髓取材并培养rBMSCs,其成骨能力通过碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色和茜素红染色进行鉴定.3组钛片分别置于3个24孔板内,每孔1片,每板20片.取生长良好的第3代rBMSCs,接种到3组钛片表面,在接种细胞后第1、3、5、7天每组分别取出5枚钛片,1个行扫描电镜观察,另外4个行细胞计数.观察rBMSCs在不同材料表面的粘附、增殖情况.结果 电镜下MAO钛片表面有无数2～10 μm的微孔,能谱分析结果主要元素为钙、磷;rBMSCs经过20 d成骨诱导后ALP染色及茜素红染色阳性,证明rBMSCs有分化为成骨细胞的能力;rBMSCs在MAO钛片表面的增殖优于喷砂组和光滑组.结论 大鼠骨髓间充质干细胞在多孔,富含钙、磷元素的MAO钛片表面的粘附及增殖均优于其它组,MAO钛片比喷砂处理钛片和光滑钛片具有更良好的生物相容性.     

钛表面喷砂－微弧氧化对骨髓间充质干细胞黏附和增殖的影响

目的：比较喷砂酸蚀法（SLA）、微弧氧化法（MAO）和喷砂－微弧氧化法（SL－MAO）处理钛植入体表面对骨髓间充质干细胞（BMMSCs）黏附和增殖能力的影响。方法采用SLA、MAO和SL－MAO处理钛表面（分别为SLA组、MAO组、SL－MAO组）,通过扫描电子显微镜（SEM）分析表面结构特征。分离培养SD大鼠BMMSCs,采用SEM观察细胞黏附情况,噻唑蓝法定量分析细胞增殖情况。结果 SLA组钛表面形成微米－亚微米复合多孔,但存在喷砂颗粒残留。 MAO组钛表面形成亚微米级微孔,但无微米级大孔结构。 SL－MAO组不仅能形成微米－亚微米复合多孔形貌,而且喷砂颗粒残留现象减小。 BMMSCs细胞黏附和MTT法增殖试验显示：第1～9天期间,SL－MAO组细胞数量与MAO组差异无统计学意义（P＞0.05）,MAO组和SL－MAO组细胞早期黏附和增殖速率均显著高于SLA组（ P＜0.05）。结论 SL－MAO能在钛植入体表面形成良好的微米－亚微米复合多孔形貌,其复合多级孔结构优于单纯使用微弧氧化处理,在膜层的完整性方面优于传统的喷砂酸蚀处理。在BMMSCs细胞早期黏附和促进细胞增殖方面,SL－MAO相比SLA具有显著优势,与MAO差异不显著。     

微弧氧化对打磨喷砂钛种植体表面影响的研究

目的研究钛片表面经打磨、喷砂处理后对微弧氧化的影响及其微弧氧化后形态的变化与元素构成.方法将直径为15 mm,厚度1 mm的纯钛钛片根据表面处理方法不同分为四组：机械打磨组（grooved,G）、喷砂组（sandblasted,SB）、打磨微弧氧化组（grooved microarc oxidation,GMAO）和喷砂微弧氧化组（sandblastedmicroarc oxidation,SBMAO）.采用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析检测钛片表面理化性质.结果（1）钛片在机械打磨和喷砂的基础上,微弧氧化后表面均呈现出火山口状层叠的孔洞;（2）喷砂微弧氧化组较打磨微弧氧化组有更多细小裂纹;（3）微弧氧化能在钛表面形成一层富含钙、磷元素的羟基磷灰石膜结构.结论（1）微弧氧化对打磨和喷砂钛片表面形态有明显的影响;（2）经微弧氧化后钛片表面呈现出的火山口状层叠孔洞,物理学性能上更易于细胞的爬附;（3）微弧氧化在钛表面所形成的一层富含钙、磷元素的羟基磷灰石膜结构,其钙磷比与牙骨质羟基磷灰石中的钙磷比基本相同.     

钛钽生物梯度材料在成骨过程中对碱性磷酸酶的影响

目的研究钛钽生物梯度材料在成骨过程中对碱性磷酸酶的影响。方法选取光滑钛片(光滑纯钛组)、经酸蚀水热处理的钛片(酸蚀水热组)、经酸蚀水热处理后等离子喷涂钽的钛片(钽喷涂组)作为研究对象,其中钽喷涂组作为实验组,光滑纯钛组、酸蚀水热组作为对照组,将第3代培养的SD大鼠骨髓间充质干细胞BMSCs接种至3组不同的钛片表面,培养3、5、7 d后,采用ALP试剂盒检测3组试件上细胞的ALP水平。结果当细胞培养到第3天时,酸蚀水热组和钽喷涂组的ALP活性高于光滑纯钛组(P<0.05);第5天与第7天时,酸蚀水热组和钽喷涂组的ALP活性明显高于光滑纯钛组,且钽喷涂组高于酸蚀水热组(P<0.05)。结论经酸蚀水热处理过的纯钛表面等离子喷涂钽后,在成骨过程中其表面细胞的ALP活性更高。     

不同表面处理的纯钛对血小板黏附特性的影响

目的:观察钛-血小板相互作用时不同表面处理的纯钛对血小板黏附特性的影响。方法:将商业纯钛片制备成4种不同表面形貌的样本,即抛光表面、酸蚀表面、大颗粒喷砂加酸蚀表面、碱热处理表面,样本经扫描电镜观察及静态接触角分析后,在其表面滴加新鲜制备的富血小板血浆,30 min后进行扫描电镜观察。结果:大颗粒喷砂加酸蚀表面黏附的血小板最多,且形变明显;酸蚀表面血小板的黏附量也较多,但形变较少,以球形居多;抛光表面和碱热处理表面黏附的血小板很少,局部甚至缺无。结论:纯钛表面复杂的微形貌有利于血小板的黏附,钛表面的润湿性对血小板的黏附特性也有影响,亲水性表面不利于血小板的黏附。     

双酸酸蚀钛表面复合含钙纳米薄片膜层对成骨细胞行为的影响

目的：制备含钙纳米薄片膜层修饰的双酸酸蚀钛表面并评价其对成骨细胞行为的影响。方法：通过双酸酸蚀和氢氧化钙/双氧水混合溶液水热处理,制备2种含钙纳米薄片膜层修饰的双酸酸蚀钛表面（1 h、6 h处理组）。以大颗粒喷砂酸蚀（SLA）钛表面为对照组,2种含钙纳米薄片膜层修饰的双酸酸蚀钛表面为实验组,观察分析不同钛表面的微形貌和表面元素组成;将MC3T3-E1成骨细胞接种于各组试件表面,研究不同钛表面对成骨细胞生物学行为的影响。结果：在双酸酸蚀钛表面制备形成2种形貌均一的纳米薄片膜层结构,均含有微量钙元素。相比于SLA钛表面,2种新型钛表面均有利于MC3T3-E1成骨细胞的黏附和增殖,显著增强成骨细胞的碱性磷酸酶活性,并上调成骨相关基因的表达。其中,1 h处理组性能更优。结论：双酸酸蚀钛表面复合含钙纳米薄片膜层能有效促进成骨细胞的黏附、增殖和分化。     

纯钛表面激光熔覆处理的进一步实验研究

目的 探讨激光熔覆后钛表面多孔形貌对细胞黏附、增殖和分化的影响.方法 在氩气保护环境中应用脉冲式掺钕钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)对45 μm钛粉颗粒在钛片表面进行激光熔覆,采用场发射扫描电镜(SEM)观察钛片表面微观形貌,能量弥散X射线谱(EDS)检测钛片表面成分;采用小鼠骨髓基质干细胞BMSCs体外培养评价喷砂酸蚀组(A组)和激光熔覆组(B组)的生物相容性.SEM观察BM-SCs在钛表面的黏附状况,细胞计数试剂盒(CCK-8)检测法和碱性磷酸酶(AKP)活性检测评价钛片对BMSCs增殖和分化的影响.结果 与A组比较,B组互相连通的多孔钛表面更有利于BMSCs的黏附,也有利于BMSCs细胞的增殖和分化.结论 激光熔覆处理钛片表面可促进BMSCs黏附、增殖及分化,有望成为一种有效有前景的钛表面处理方法.     

纯钛钛片表面不同生物大分子涂层的比较研究

目的 探讨如何在纯钛钛片表面构建不同生物大分子涂层,以期找到合适的种植体表面涂层.方法 纯钛钛片表面经打磨抛光及氧化性混酸溶液处理(酸蚀组),设为对照,接着通过层层自组装技术将Ⅰ型胶原(COL)、透明质酸(HA)、壳聚糖(CHI)和多聚谷氨酸(PGA)引入到钛片表面(涂层组).采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、石英晶体微量天平(QCM)和接触角试验对钛片的表面进行表征.在各种钛片表面培养成骨前体细胞,检测其早期黏附、增殖及分化的能力.结果 SEM结果显示,各组涂层的表面非常相似、平整. XPS分析发现各组钛片表面元素成分氮的含量随着组装层数的增加而不断升高.接触角实验显示在纯钛表面组装生物大分子并没有损害基底面良好的亲水性.涂层组钛片较酸蚀组明显促进了成骨细胞的早期黏附、增殖和分化.胶原组[Ti-(COL/HA)₅-COL、Ti-(COL/PGA)₅-COL]较壳聚糖组[Ti-(CHI/HA)₅-CHI、Ti-(CHI/PGA)₅-CHI]具有更高的生物活性.而Ti-(COL/HA)₅-COL与Ti-(COL/PGA)₅-COL相比更能促进成骨细胞的黏附、增殖和分化.结论 生物大分子COL、HA、CHI和PGA能够通过LBL技术被成功地引入到纯钛钛片表面.Ti-(COL/HA)₅-COL具有较高的生物活性,可能有利于种植体的骨整合.     

比较3种不同储存条件对纯钛SLA表面生物学性能的影响

目的:比较3种不同储存条件对纯钛SLA表面生物学性能的影响。方法:采用喷砂加酸蚀的方法在商用二级纯钛钛片上制备SLA表面,并将其置于3种不同环境中储存不同的时间,分组如下:Ⅰ组钛片为常温常压保存;Ⅱ组钛片为真空保存;Ⅲ组钛片NaCl溶液中保存。分别对不同组别钛片的理化性质、生物活性进行比较。结果:三组之中,Ⅲ组中的纯钛SLA表面表面自由能、蛋白质吸附率、MG63成骨细胞的黏附、增殖、ALP活性及表面矿化效果均为最佳,Ⅰ组中的纯钛SLA表面最容易受到C元素的污染,理化性能及生物活性均明显下降。结论:不同储存条件对纯钛SLA表面的理化性质、生物活性具有明显的影响。将处理后的钛片置于NaCl溶液中有利于降低C污染,并促进钛片表面的蛋白质吸附、细胞黏附、增殖与分化。     

钛表面载钙磷/银复合膜层的特征及对成骨细胞黏附的影响

目的通过微弧氧化法对钛表面进行改性,在钛表面制备含钙磷/银抗菌膜层,探讨改性后钛表面的理化性能及对人成骨细胞样成骨细胞株MG63黏附形成的影响。方法将钛片分3组,M组为纯钛机械加工组,MAO组为钛表面微弧氧化膜层含钙磷元素组,MAO-Ag组为钛表面微弧氧化膜层载钙磷/银组。应用微弧氧化电源装置对MAO、MAO-Ag组钛片进行表面改性,通过SEM-EDS对钛表面形成的氧化膜进行表面形貌及元素分析,表面接触角测试仪分析其亲水性,分析其粗糙度及表面轮廓。将人成骨细胞株MG63接种于3组钛片表面,培养2、4、8 h时利用Hoechst 33342染色,显微镜下拍照、计数,计算钛片表面成骨细胞的黏附率。结果 SEM显示微弧氧化处理后,MAO、MAO-Ag组纯钛表面生成微孔结构的氧化膜,直径1～5μm。MAO组钛片表面氧化膜层中含Ti、O、Ca、P 4种元素,MAO-Ag组中含Ti、O、Ca、P、Ag 5种元素,各种元素在钛表面均匀分布;MAO、MAO-Ag组微弧氧化试样表面接触角明显大于M组(P<0.05),粗糙度明显大于M组(P<0.05),MAO、MAO-Ag组之间差异无统计学意义。MG63培养2、4 h,MAO、MAO-Ag组表面黏附的细胞明显多于M组表面,差异有统计学意义(P<0.05),MAO、MAO-Ag组之间差异无统计学意义。培养8 h后,3组之间差异无统计学意义。结论通过微弧氧化法可在钛表面形成含钙磷/银的氧化膜层,该层可促进成骨细胞早期在其表面黏附,提示其具有良好的生物相容性,可以用于进一步的动物及临床试验研究。     

钛表面羟基磷灰石涂层含镧量对附着细胞生物学性能的影响

目的 研究钛表面羟基磷灰石涂层含镧量对附着细胞生物学性能的影响.方法 接种牛血清白蛋白于含不同浓度镧(0、0.3、0.8 g/L)电解液微弧氧化法HA涂层的纯钛试件表面,比较蛋白在各组试件表面初期黏附情况;培养成骨细胞,接种于上述试件表面,在不同时点进行MTT、碱性磷酸酶活性定量测定和扫描电镜观察.结果 蛋白表面初期黏...     

热酸蚀刻对氧化锆陶瓷初期粘结强度的影响

目的:考察两种酸液在加热条件下蚀刻处理对氧化锆陶瓷与树脂初期粘结强度的影响?方法:制作32个氧化锆陶瓷片,分为4组分别进行表面处理?A组:喷砂;B组:喷砂+H2SO4和(NH4)2SO4混合液煮沸下处理30 min + Clearfil Ceramic Primer涂底剂;C组:喷砂+HF和HNO3混合液煮沸下处理30 min + Clearfil Ceramic Primer涂底剂;D组:喷砂 + Clearfil Ceramic Primer涂底剂?制备复合树脂柱,以树脂水门汀将其粘固于处理过的氧化锆陶瓷表面?粘结试件水储24 h后,测试剪切粘结强度?扫描电镜观察各处理组的陶瓷表面?结果:A组的粘结强度值最低,D组其次,B?C组的粘结强度值较高且无显著性差异?扫描电镜观察发现两种酸蚀刻后形成了与喷砂不同的粗化表面形态?结论:两种酸液在加热条件下能够对氧化锆陶瓷进行蚀刻粗化,同时可对其初期粘结强度起到增强作用?     

热酸蚀刻法粗化处理氧化锆陶瓷表面的初步研究

目的:对不同表面处理方式粗化的氧化锆陶瓷进行表面形态学观察和粗糙度测量?方法:制作氧化锆瓷片,分为4组接受不同的表面处理(A:氧化铝喷砂;B:摩擦化学法硅涂层;C:热H2SO4/(NH4)2SO4蚀刻;D:热HF/HNO3蚀刻)?扫描电镜(SEM)观察氧化铝砂砾?Cojet砂砾?以及4种表面处理的氧化锆瓷片表面的形态,分别以三维景深显微镜和原子力显微镜测量各组瓷片的表面粗糙度?测量结果进行统计分析?结果:A?B组瓷片呈现了类似的表面粗化形态; C?D组瓷片高倍SEM视野下呈现了更好的粗化结构?粗糙度测量结果及统计分析显示,微米级粗糙度大小依次为, C组> A组?B组> D组(P < 0.05);纳米级粗糙度大小依次为, C?D组> A?B组(P < 0.05)?结论:热酸蚀刻对氧化锆陶瓷提供了更好的纳米级表面粗糙度和表面粗化结构?     

不同表面处理对氧化锆晶相结构及性能的影响

目的：研究3种不同表面处理方式对氧化锆晶相转变、表面粗糙度、抗剪切及抗折强度的影响。方法：制作氧化锆试件并随机分为4组：（1）空白对照组,试件表面不做任何处理;（2）氧化铝喷砂组,用110 μm氧化铝颗粒距离10 mm垂直喷砂21 s, 气压0.25 MPa; （3）激光蚀刻组,试件表面均匀涂布石墨粉,以2 W（200 mJ/10 Hz）铒：钇铝石榴石 (Er:Yttrium Aluminum Garnet,Er:YAG)激光均匀辐照试件表面30 s;（4）热酸蚀组,将试件置于1 ∶1混合的40%（质量分数）硝酸与68%（质量分数）氢氟酸蚀液密闭反应釜中,100 ℃水浴锅中反应30 min。检测不同表面处理后氧化锆晶相结构、表面粗糙度、抗剪切及抗折强度的改变,所得数据运用SPSS 20.0统计软件进行统计分析。结果：X射线衍射仪图谱(X ray diffractometer,XRD)显示4组试件表面单斜相晶型的体积百分数分别为0.91%、12.50%、6.64%、17.81%,经过3种表面处理后,氧化锆表面发生了程度不等的四方相向单斜相的转变。表面粗糙度：空白对照组（0.29±0.01） μm,氧化铝喷砂组（1.05±0.11） μm,激光蚀刻组（0.73±0.04） μm,热酸蚀组（1.31±0.06） μm,各组间两两比较差异有统计学意义（P<0.05）。剪切强度：空白对照组（7.09±0.46） MPa,氧化铝喷砂组（12.14±1.51） MPa,激光蚀刻组（8.82±0.74） MPa,热酸蚀组(11.97±0.99) MPa,氧化铝喷砂组与热酸蚀组比较差异无统计学意义（P>0.05）,其余两两比较差异有统计学意义（P<0.05）。三点弯曲强度：空白对照组(933.70±44.13) MPa,氧化铝喷砂组(850.95±60.66) MPa,激光蚀刻组(771.53±68.08) MPa,热酸蚀组(766.27±57.49) MPa,激光蚀刻组与热酸蚀组比较差异无统计学意义（P>0.05）, 其余两两比较差异有统计学意义（P<0.05）。结论：经过不同表面处理后,氧化锆表面发生了程度不等的四方相向单斜相的转变。3种处理工艺均有效提高了氧化锆与树脂水门汀的粘结强度,同时也会导致氧化锆抗折强度的降低。     

不同表面形貌的纯钛种植体对牙龈软组织界面影响的扫描电镜观察

目的:比较不同的纯钛种植体表面形貌对牙龈软组织界面的影响,寻找一种有利于牙龈软组织附着的种植体颈部表面形貌。方法：采用电化学方法使纯钛金属种植体形成4种表面,即酸蚀组（AE组）纳米表面、电化学腐蚀1和2组（ECE1和ECE2组）的微米表面、电化学腐蚀加酸蚀组（ECA组）的微米-纳米表面,并以光滑组（S组）光滑表面作为对照,将5种试件即刻植于犬下颌骨中,术后20 d及3个月分别处死各组犬,制作标本后采用扫描电镜观察牙龈软组织与种植体表面结合界面的情况。结果：各组犬牙龈上皮与种植体表面连接紧密,组间比较未见明显差异;去除软组织后种植体表面未见上皮组织残留。S组胶原纤维平行黏附于种植体表面,与种植体表面大部分开裂分离,去除软组织后种植体表面残留胶原纤维较少;其他各组胶原纤维均垂直扎向种植体表面,牙龈组织面与种植体表面形成复杂的微米-纳米镶嵌结构,与种植体表面开裂较少;ECE2组和 ECA组去除软组织后种植体表面残留的胶原纤维多于AE组和ECE1组。结论: 通过电化学方法处理得到的微米和微米-纳米表面的种植体可明显改善牙龈软组织与种植体表面的黏附。     

不同瓷表面处理对托槽与瓷面粘结强度的影响

目的:通过观察Nd∶YAG激光与氢氟酸(HF)联合处理的瓷面,探讨不同瓷表面处理方法对瓷面与托槽粘结强度的影响。 方法:将48个金属烤瓷试样根据表面处理方法随机分为空白对照组、HF组、机械打磨组、0.75W激光组、1.05W激光组和1.45W激光组。经温度循环实验后,测定各组试样剪切强度和拉伸强度。 结果:各处理组试样剪切强度和拉伸强度与空白对照组比较差异有统计学意义(P<0.01),1.05W激光组和1.45W激光组试样剪切强度和拉伸强度与HF组比较差异有统计学意义(P<0.05),1.05W激光组试样剪切强度和拉伸强度均高于其他各组(P<0.05)。试样的剪切强度与拉伸强度呈正相关关系(r=0.426,P=0.000)。 结论:能量参数为1.05W的Nd∶YAG激光与HF联合处理即可获得理想的粘结强度,且剪切强度愈大其拉伸强度愈大。     

飞秒激光在钛合金表面改性中的应用及其对成骨细胞黏附和增殖的影响

目的：采用不同能量密度飞秒激光处理钛合金表面,比较其对成骨细胞黏附和增殖的影响,探讨飞秒激光在种植材料表面改性中的作用。方法：钛合金Ti-6Al-4V圆片进行打磨抛光并采用不同能量密度的飞秒激光处理,分为低能量组（0.07 J•cm^-2）和高能量组（1.40 J•cm^-2）,同时以单纯打磨抛光样本为对照组,扫描电镜观察各组材料表面形貌;人成骨样细胞素MG63与各组材料进行共培养,扫描电镜观察材料表面黏附细胞的形态并采用丫啶橙染色和荧光显微镜观察黏附细胞的数量,用噻唑蓝（MTT）比色分析法测定MG63细胞的吸光度（A）值,分析不同时间点细胞增殖率。结果：飞秒激光处理钛合金表面形成2种不同的微形貌结构,即纳米级平行排列的条纹状结构和微米级的凸起与纳米级的条纹相结合的微纳复合结构;24 h各组黏附的细胞数量相近;48 h各组材料表面单个细胞形态均不明显,但微纳复合结构表面细胞覆盖面积大于纳米条纹表面和对照组的光滑表面,高能量组细胞增殖率明显高于对照组和低能量组（P＜0.05）。结论：飞秒激光处理钛合金表面产生的微纳复合结构有利于MG-63成骨细胞黏附和增殖。