四种纳米粒径钛片生物相容性检测

目的研究4种纳米粒径钛片的生物相容性。方法分别在常温、100℃、250℃和380℃,采用直流磁控溅射法,形成4种纳米粒径表面的钛片。在24孔培养板上,将SD（Sprague-Dawley）乳鼠第3代成骨细胞接种于4种纳米粒径的钛片和未处理的钛片表面,分别为常温组、100℃组、250℃组、380℃组、非处理组;另设1个空白对照组,细胞培养板内不放入钛片。四甲基偶氮唑盐比色法测定6组细胞的增殖情况。结果培养后第1、4、7天,250℃组和380℃组材料表面细胞持续增殖,其中250℃组最高;培养后第7天,4个温度处理组细胞光密度值与非处理组的差异均有统计学意义（P〈0.05）。结论纳米化纯钛材料表面可促进成骨细胞的增殖。     

纳米钛膜表面的化学特征和亲水性研究

目的构建4级纳米钛膜实验模型并研究其表面化学特征和亲水性。方法采用直流磁控溅射法通过温度控制制备不同粒度的纳米颗粒钛膜,并用X射线光电子能谱分析常温组,100、250和380℃组以及对照组样品的表面化学元素及其质量分数,静态水接触角测试其表面的亲水性能。结果所有样本表面均存在着钛、氧和碳元素,且含量基本相同,仅对照组和380℃组的氧和碳元素百分率差异有统计学意义。水接触角测试显示,对照组接触角最小,与其他各组的差异有统计学意义;常温组的接触角较100℃组大且差异有统计学意义,与其他各组间差异无统计学意义。结论各组间纳米钛膜表面化学元素的种类和含量基本相同。纳米钛膜表面的亲水性差异主要由其形貌差异引起,因为钛基底形貌的特殊性导致镀膜组纳米钛膜表面的亲水性小于未镀膜组。     

纳米颗粒钛膜对成骨细胞合成功能的影响

目的通过对比不同纳米颗粒钛膜表面成骨细胞的合成能力,评价其生物相容性。方法采用直流磁控溅射法通过控制温度（常温、100 ℃、250 ℃、380 ℃）构建4级纳米颗粒钛膜,将SD乳鼠第3代成骨细胞接种于其表面及未镀膜的钛片表面,对表面成骨细胞上清液中骨钙素（OC）含量进行检测。结果在7、14 d时,随着时间的延长,各实验组和对照组样本表面的细胞上清液中OC含量均增大。在7 d时,对照组与其他各组相比,OC含量间差异均有统计学意义（P＜0.05）。在14 d时,100 ℃实验组表面OC含量增幅最大,100 ℃实验组与380 ℃实验组、对照组、空白组相比,其差异具有统计学意义（P＜0.05）,250 ℃实验组与380 ℃实验组、对照组、空白组相比,其差异也具有统计学意义（P＜0.05）。结论钛表面纳米改性有利于其生物相容性,不同纳米粒径可以影响成骨细胞的合成功能。     

纳米颗粒钛膜的构建及其表面形貌特征研究

目的构建4级纳米颗粒钛膜实验模型,并评价其表面微观形貌特征。方法采用直流磁控溅射法通过温度控制制备不同大小的纳米颗粒钛膜,采用X射线衍射测试其表面晶粒大小,采用原子力显微镜观察4个温度组（常温、100、250、380 ℃）Si、Ti基底及未镀膜对照组的表面微观形貌,统计并比较各组颗粒大小,测定各组表面粗糙度大小。结果各组样品表面均形成由密集的圆形或卵圆形颗粒组成的致密薄膜,随温度升高,颗粒大小和晶粒大小均逐渐增大。相对于平整的Si基底,Ti基底的本底形貌对表面膜有较大影响,形成一种复合结构,使Ti基底组的表面粗糙度呈现出随颗粒增大而降低的现象。结论本实验在直流磁控溅射中通过对温度控制而形成不同大小的纳米颗粒钛膜,这种在Ti基底上所形成的复合结构能进一步增大其比表面积。     

钛表面TiO2纳米孔对骨髓基质细胞黏附和铺展的影响

目的:体外研究钛表面TiO2纳米孔层结构对骨髓基质细胞(hone marrow stromal cells,BMSCs)的黏附、铺展形态等生物学特性的影响.方法:采用电化学阳极氧化法和化学腐蚀技术,在纯钛表面制备出特定尺度和形貌的TiO2纳米孔层结构,以猪BMSCs为研究对象,应用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜等技术检测细胞黏附、铺展形态和骨架蛋白排列等生物学特性,采用SAS6.12软件包对数据进行t检验.结果:阳极氧化法和化学腐蚀技术制备的钛表面TiO2纳米孔层结构纳米尺度是孔径约为30nm,深度15nm.BMSCs接种于处理组材料与对照组材料4h和8h后,处理组钛片上细胞黏附数均显著大于对照组(P<0.05);在接种8h时,处理组材料表面细胞向多个方向伸出丰富细长伪足,细胞骨架蛋白粗大,铺展面积较大.对照组表面细胞伪足较少且粗短,细胞骨架蛋白细小,铺展面积较小;处理组细胞铺展面积是对照组的1.35倍(P=0.001).结论:阳极氧化法和化学腐蚀技术制备的钛表面TiO2纳米孔层结构对BMSCs的黏附、铺展等生物学行为起到显著的促进作用.     

纳米氧化钛薄膜对颅成骨细胞黏附、增殖的影响

目的为寻找牙种植体表面修饰的有效方法,本研究旨在探讨纳米氧化钛薄膜对颅骨成骨细胞黏附、增殖的影响。方法采用磁控溅射方法将纳米氧化钛薄膜溅射于抛光钛板上;通过原子力显微镜观测氧化钛薄膜表面形貌及粗糙度,并由图像分析软件测定;表面亲水性由接触角测量计测量;颅骨成骨细胞接种在材料表面,通过荧光显微镜、图像分析等方法体外研究细胞黏附、增殖情况;结果应用SPSS 11.5软件统计分析。结果磁控溅射方法能在抛光钛板表面溅射一层纳米氧化钛薄膜。当纳米氧化钛薄膜表面粗糙度及亲水性处于最适值时,细胞黏附、增殖最好;纳米氧化钛薄膜组细胞增殖显著优于未镀膜组。结论表面粗糙度高及亲水性较好的纳米尺度材料能促进细胞的黏附、增殖;对钛材料表面进行纳米尺度的改性是一种有前景的种植体表面修饰方法。     

纯钛自身氧化膜的黏附强度测试

目的:测试纯钛自身氧化膜的黏附强度。方法:用牙科铸钛方法制备12mm×12mm×1.2mm的纯钛片24个,分为4组,每组6个,将每个钛片的一面抛至镜面。分别以650、750、800、900℃在烤瓷炉中氧化5min。保护抛光面,对其背面进行喷砂处理,超声清洗。从每组氧化试件中各取出一个钛片,用扫描电镜观察试件断面氧化膜的形貌。于其余每个试样的2面分别黏固直径9mm、长25mm的铝棒,加压结固。在试验机上进行拉伸测试,记录氧化膜撕裂时的拉伸力,计算氧化膜的黏附强度。统计处理。结果:650、750、800℃的氧化膜厚度分别为0.3、0.6、0.9μm;氧化膜的黏附强度分别为37.92、22.16、19.88N/mm2,900℃为5.48N/mm2。800℃与750°C样本间氧化膜黏附强度无显著差异(P>0.05),余样本间均有显著性差异(P<0.01)。结论:纯钛氧化膜的黏附强度随着氧化温度升高而下降。提示在钛烤瓷过程中应降低烤瓷温度,尽量控制钛在高温时的化学反应性。     

纯钛表面塑性变形纳米化对Saos-2细胞生物学行为的影响

目的：研究纳米化纯钛表面对人成骨样细胞黏附、增殖及分化等功能的影响。方法：应用塑性变形技术在纯钛表面制备纳米化结构,根据塑性变形处理时间不同分为3组,即30min组（n=6）、60min组（n=6）和90min组（n=6）,另设未处理纯钛为对照组（n=6）。扫描电镜及激光共聚焦显微镜观察4组钛表面的超微结构;以成骨样细胞系（Saos-2）细胞为对象,应用激光共聚焦显微镜和荧光显微镜进行细胞黏附、细胞骨架蛋白和形态的检测,四唑溴盐（MTT）法检测细胞增殖状况,RT-PCR法检测细胞骨分化相关基因BMP-4的表达,采用SAS6.0软件包对数据进行单因素方差分析。结果：塑性变形60min和90min能在纯钛表面获得良好的表面纳米化结构;纳米化纯钛表面结构显著促进细胞黏附（P〈0.05）,60min组材料的细胞铺展优于其他组,60min组和90min组细胞的BMP-4表达显著高于对照组（P〈0.05）。结论：医用纯钛表面塑性变形产生的纳米结构,能明显提高成骨样细胞在其表面的黏附、铺展等生物学行为的发挥。     

TiO_2喷砂酸蚀处理对钛片表面氧化膜及成骨细胞生长影响的研究

目的研究纯钛钛片经喷砂及喷砂酸蚀处理后,表面氧化膜金相结构和化学成分的变化及对成骨细胞黏附和生长特性的影响。方法将直径为15 mm、厚度为1 mm的纯钛钛片分4组进行表面处理：1）机械打磨组（S0）;2）喷砂组（SB）;3）喷砂酸蚀1组（SLA1）;4）喷砂酸蚀2组（SLA2）。采用电子探针分析仪及X射线衍射仪检测4组钛片表面氧化膜的厚度、化学成分以及金相结构,扫描电镜观察其表面微观形态。而后将成骨细胞培养于4组钛片表面,采用MTT法分析比较4组钛片表面对成骨细胞黏附率以及增殖率的影响。结果与S0组相比,SB、SLA1、SLA2组的粗糙度明显增大（P<0.05）。SB、SLA1、SLA2组间表面平均粗糙度差异无统计学意义（P>0.05）。酸蚀处理使喷砂形成的氧化膜变薄,密度减低,且结构发生改变：原有的金红石型TiO2峰消失,锐钛矿型TiO2减少。在表面平均粗糙度相同条件下,SB组钛片表面氧化膜均匀致密,有利于成骨细胞早期的黏附和增殖。结论喷砂和喷砂酸蚀处理均增加了钛片表面的粗糙度,有利于成骨细胞的黏附和增殖,但酸蚀使TiO2喷砂表面的氧化膜层变薄,在平均粗糙度不变的情况下,单纯喷砂表面成骨细胞的黏附和增殖优于喷砂酸蚀处理表面。     

等离子渗氮表面处理对纯钛材料细菌黏附能力的影响

目的：研究等离子渗氮对钛表面的组织结构、性能及对变形链球菌黏附的影响。方法：将相同规格的钛片60片经逐级抛光后随机分成抛光组和等离子渗氮表面处理组。测量所有试件表面的粗糙度值,并采用扫描电镜、Axiovert 25CA光学图像分析仪及GDA750对钛表面渗镀层的表面形貌情况进行分析;将材料接种于变形链球菌悬液1h,在荧光显微镜下计数黏附细菌的数量。结果：等离子渗氮表面处理仅使纯钛表面粗糙度略微增加,并均在0.2μm以下;扫描电镜显示,等离子渗氮表面处理后材料表面的原始划痕消失;GDS检测分析结果表明,等离子渗氮表面处理后,表面主要由氮化钛化合物组成。经渗氮处理后,纯钛黏附细菌的量显著减少。结论：纯钛经等离子渗氮表面处理后形成了稳定的改性层,且能减少细菌的黏附。     

微弧氧化钛基种植材料对成骨细胞早期黏附的影响

目的：检测纯钛种植体材料微弧氧化（microarc oxidation，MAO）表面改性后的成骨细胞生物相容性，探讨微弧氧化技术在钛种植体表面改性中的价值。方法：在纯钛种植体材料表面用微弧氧化法制备羟基磷灰石陶瓷薄膜，将MAO改性钛种植体材料作为实验组Ⅰ，将纯钛表面阳极氧化改性处理的种植体材料作为实验组Ⅱ．并设立对照组Ⅰ（纯钛种植体材料）和对照组Ⅱ（即细胞直接生长在培养板上），分别进行扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射图谱分析（XRD）等检测，比较成骨细胞的黏附水平，对数据采用SPSS11．0统计软件包进行单因素方差分析。结果：MAO改性后生成粗糙、多孔的陶瓷薄膜层，与处理前电解液成分相比，钙磷比无显著改变。MAO改性钛组黏附的细胞密度显著高于其他组（P〈0．01），而对照组Ⅰ、Ⅱ的细胞密度无显著差异（P〉0．05）。结论：与阳极氧化表面改性材料相比，该钛基微弧氧化薄膜层能够显著促进成骨细胞的附着，具有良好的细胞相容性。     

预阳极氧化和水热沉积复合法制备纯钛表面羟基磷灰石涂层

目的：研究阻止金属离子向体液中游离和改善纯钛的生物相容性。方法：采用预阳极氧化及水热沉积复合法对纯钛试件进行生物改性。用X射线衍射(XRD)及SEM和SEM附带的能谱(EOS)对涂层的组成和结构进行分析。结果：预氧化后，纯钛表面生成了致密的纯锐钛矿型二氧化钛薄膜，它可诱导骨样羟基磷灰石的形成，促进细胞的黏附和生长，还能阻止内层金属离子的溶出。结论：水热沉积后在致密的二氧化钛薄膜上生成了结晶状态完好、均匀多孔的骨样羟基磷灰石涂层，可提高纯钛植入体的生物相容性和生物活性。     

阳极氧化制备的钛表面不同微观形貌膜层耐腐蚀性研究

目的 探讨阳极氧化制备的钛表面不同微观表面形貌在人工模拟体液中的耐腐蚀性。方法 通过阳极氧化法处理纯钛样品（PT）,制备亚微米多孔（S）、微米多孔（M）、微米-亚微米复合多孔（MS）3种不同微观表面形貌氧化钛膜层的样品。采用扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面形貌特征,X射线衍射仪分析表面晶型组成,表面粗糙度仪测试表面粗糙度,并对膜层横断面样品行SEM扫描观察膜层横断面结构和测量膜层厚度。采用电化学综合测试系统测试样品在人工模拟体液中的自腐蚀电位（Ecorr）、自腐蚀电流密度（Icorr）和极化电阻（Rp）,获得Tafel曲线。结果 阳极氧化对钛样品表面改性获得了微米多孔、亚微米多孔、微米-亚微米多孔3种不同的微观表面形貌。S样品氧化膜中的阻挡层厚度最大。阳极氧化处理后的样品比未处理的纯钛样品的耐腐蚀性增加;阳极氧化处理样品中,耐腐蚀性能由强到弱依次为S样品、M样品、MS样品,S样品的Ecorr最大,Icorr最小,Rp最大,耐腐蚀性能最优。结论 阳极氧化处理可以提高纯钛在人工模拟体液中的耐腐蚀性,亚微米多孔表面钛样品的耐腐蚀性能最优。     

载银多聚赖氨酸-海藻酸钠静电自组装多层膜修饰钛表面及其抗菌研究

目的 利用层层自组装技术在钛表面构建聚L赖氨酸（PLL）-海藻酸钠（ALG）多层膜,并在膜层中导入纳米银颗粒,以评价其杀菌效果。方法 利用层层自组装的方法将带正电荷的PLL与带负电荷的ALG在钛片上交替吸附沉积形成聚电解质多层膜,再用盐诱导相分离技术在多层膜中形成一定尺寸的微孔并在其中包裹纳米银粒子。扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱（FTIR）和能谱分析（EDX）对表面进行表征。并与变形链球菌共培养,观察对细菌的粘附和杀灭的作用。结果 SEM、FTIR和EDX分析证实：多层膜成功沉积在钛片表面,并且纳米银粒子被包裹于其中。荧光显微镜显示纯钛表面有大量的活细菌,沉积聚电解质多层膜后细菌数量减少,导入纳米银离子之后附着于钛片上的细菌数量更少,并且随着膜层数的增多,银离子含量增加,抗菌效果也增强。SEM结果与荧光结果一致。结论 通过层层自组装的方法在钛金属表面沉积载银PLL-ALG聚电解质多层膜,能抑制细菌的粘附。同时,随着膜层数的增加,银粒子含量增加,抗菌效果增强。     

Response of fibroblast activity and polyelectrolyte multilayer films coating titanium.

OBJECTIVES: The study of surface properties is a recent and crucial issue in the biomaterial fields applied to Odontology. The reference biomaterial in dental implantology is titanium. The principal objective is a perfect bio-integration in the oral ecosystem, both in terms of mucosal and bone tissues. The aim of this work was to optimize the tissue-titanium interface by applying polyelectrolyte multilayer films on the surface of titanium. METHODS: The experimental study was undertaken on pure titanium samples. Two types of film ending with polycations or polyanions were selected. Both film types were built with a first poly(ethyleneimine) (PEI) base layer and composed either of poly(styrene sulfonate) (PSS) and poly(allylamine hydrochloride) (PAH) or of hyaluronic acid (HA) and poly(l-lysine) (PLL) layers. Final architectures were as follows: PEI-(PSS/PAH)(10), or PEI-(PSS/PAH)(10)-PSS, or chemically cross-linked PEI-(HA/PLL)(10) or PEI-(HA/PLL)(10)-HA. An analysis of the physicochemical characteristics of the surfaces was carried out by tensiometry measurements (dynamic contact angle, wettability, contact angle hysteresis) and atomic force microscopy. A biological study with human fibroblasts was followed over a 7-day culture period at days 0, 2, 4 and 7 to observe the cellular response in terms of morphology (scanning electron microscopy) and viability (Mosmann's test). RESULTS: The results showed that polyelectrolyte multilayer films could be successfully deposited onto titanium as previously described for glass or composite. Fibroblast adhesion and proliferation was strongly dependent on film type. SEM observations of cells on the different films agreed with the viability cell test. Furthermore, films containing PSS/PAH generated a better cellular response than films containing cross-linked HA/PLL. CONCLUSION: PSS/PAH polyelectrolyte films coating titanium could represent a new approach for oral bio-integration with great potential for clinical application in the fields of dental implantology. More particularly, the specific biofunctionalization of PSS/PAH films coating titanium could be envisioned by introducing layers of molecules that encourage the bio-integration process between the films.     

Preparation of bioactive titania films on titanium metal via anodic oxidation

ObjectivesTo research the crystal structure and surface morphology of anodic films on titanium metal in different electrolytes under various electrochemical conditions and investigate the effect of the crystal structure of the oxide films on apatite-forming ability in simulated body fluid (SBF).MethodsTitanium oxide films were prepared using an anodic oxidation method on the surface of titanium metal in four different electrolytes: sulfuric acid, acetic acid, phosphoric acid and sodium sulfate solutions with different voltages for 1 min at room temperature.ResultsAnodic films that consisted of rutile and/or anatase phases with porous structures were formed on titanium metal after anodizing in H₂SO₄ and Na₂SO₄ electrolytes, while amorphous titania films were produced after anodizing in CH₃COOH and H₃PO₄ electrolytes. Titanium metal with the anatase and/or rutile crystal structure films showed excellent apatite-forming ability and produced a compact apatite layer covering all the surface of titanium after soaking in SBF for 7 d, but titanium metal with amorphous titania layers was not able to induce apatite formation.SignificanceThe resultant apatite layer formed on titanium metal in SBF could enhance the bonding strength between living tissue and the implant. Anodic oxidation is believed to be an effective method for preparing bioactive titanium metal as an artificial bone substitute even under load-bearing conditions.     

牙骨质基质提取物吸附于光滑钛表面上的实验研究

目的:探讨牙骨质提取物能否良好地吸附在光滑钛表面上.方法:以含131I标记的牙骨质基质胍提取物的DMEM培养液为实验组,以131I处理的DMEM培养液为对照组,将金属钛片放置在以上两组溶液中孵化1h,钛片干燥后放置X线感光胶片上曝光约3h,分析感光照片的灰度值.结果:牙骨质基质提取物处理组的图象灰度面积和灰度值均显著高于仅用碘化物处理的空白对照组(P＜0.01).结论:牙骨质基质提取物能较好地吸附在光滑的钛表面上.