阳极氧化TiO2纳米管的制备及其热稳定性的研究

目的:探讨使用阳极氧化制备TiO2纳米管的可行性以及热处理对TiO2纳米管的影响。方法:在0.5%HF溶液、20V电压的条件下对钛片进行阳极氧化处理1h制备TiO2纳米管,在不同温度下对TiO2纳米管进行热处理,用扫描电镜和X射线衍射仪观察热处理前后的表面形貌和物相成分。结果:钛表面形成了直径为70-100nm、管长为300nm的TiO2纳米管;300℃和450℃热处理的TiO2纳米管结构完整,600℃热处理的TiO2纳米管部分区域发生坍塌;700℃热处理的TiO2纳米管完全坍塌;300℃和450℃热处理的TiO2纳米管由无定形转变为锐钛矿,600℃热处理后TiO2纳米管转变成金红石。结论:阳极氧化法可制备出排列整齐、形貌均一的TiO2纳米管,热处理可改变TiO2纳米管的形貌和物相成分。     

阳极氧化促进钛表面生物矿化的研究

目的：用阳极氧化法在纯钛表面制备纳米二氧化钛管（TiO2nanotube）以及TiO2纳米管诱导羟基磷灰石（HA）沉积的能力。方法：用扫描电子显微镜（SEM）观察钛片在不同氧化时间和电压下,在含0．1mol／LNaH2PO4和0．1mol／LNH4F的电解液中阳极氧化后的表面形貌。经阳极氧化后的样本在SBF溶液中进行体外矿化处理,矿化后的试样用SEM、X射线衍射分析仪（XRD）观察分析羟基磷灰石（HA）的形貌和晶形。结果：在20V电压下,氧化2h,钛表面形成孔径均一、排列规整的纳米二氧化钛管;在20V电压下氧化2h的试样（实验组）与末经阳极氧化的试样（对照组）在仿生体液中浸泡7d后,实验组表面沉积的HA晶体更多。结论：阳极氧化时间、电压对钛表面的TiO2纳米管形貌及结构产生影响,TiO2纳米管可以加速诱导HA在其表面沉积。     

TiO_2纳米管对MC3T3-E1前成骨细胞骨功能基因表达变化的影响

目的：研究阳极氧化TiO2纳米管对MC3T3-E1前成骨细胞骨功能基因表达变化的影响。方法：采用阳极氧化法在钛基底表面制备TiO2纳米管,扫描电镜观察其表面微结构,肌动蛋白染色研究细胞在材料表面的粘附生长情况,Real-time PCR技术系统分析材料对细胞骨功能基因表达的影响规律。结果：MC3T3-E1前成骨细胞在TiO2纳米管表面比光滑钛有更大的伸展面积,培养1周后,TiO2纳米管提高了细胞骨功能基因碱性磷酸酶、骨桥蛋白和骨钙蛋白的表达水平（P〈0.05）,培养2周后,骨功能基因表达水平与对照组之间没统计学差异。结论：TiO2纳米管可以促进MC3T3-E1前成骨细胞肌动蛋白组装,同时可以提高细胞骨功能基因的早期表达水平。     

不同电压阳极氧化处理对金属钛表面形态和羟基磷灰石沉积作用的研究

目的探讨不同电压阳极氧化对二氧化钛(TiO2)纳米管形貌的影响及不同形貌TiO2纳米管体外沉积羟基磷灰石能力的差异。方法控制阳极氧化的电压(10V、20V、30V和40V),在钛基底表面制备不同结构TiO2纳米管,利用扫描电子显微镜观察纳米管的形貌。配置模拟体液(SBF),将未经阳极氧化处理的对照组及各试验组试件分别浸泡在SBF中3d、7d和14d,利用扫描电子显微镜观察各试件表面羟基磷灰石沉积状况,通过X射线光电子能谱分析(XPS)对钛试件表面沉积物进行定性、定量分析。结果随着氧化电压的增加,TiO2纳米管管径逐渐增大。随着在SBF中浸泡时间增加,沉积物增多。浸泡相同时间,60nmTiO2纳米管(氧化电压为30V)表面羟基磷灰石沉积物最多。结论阳极氧化的电压可以影响TiO2纳米管的形貌,浸泡模拟体液的时间与钛试件表面形貌均会影响羟基磷灰石的沉积。提示纳米管管径为60nm时,钛试件在模拟体液中促进羟基磷灰石沉积的能力最佳。     

二氧化钛纳米管的制备及其对成骨细胞增殖和碱性磷酸酶活性的影响

目的 探讨阳极氧化过程中不同工艺条件对TiO_2纳米管形貌的影响,并对TiO_2纳米管对成骨细胞增殖和碱性磷酸酶相对活性的影响进行初步评定.方法 采用阳极氧化法在钛基底表面制备TiO_2纳米管,通过控制阳极氧化电压(5、15、20和25 V)、作用时间(1.5和3 h)以及阳极化后冲洗工艺(是否行超声处理),得到不同结构的TiO_2纳米管,扫描电镜观察TiO_2纳米管管径和管长.以未行阳极氧化的钛试件为对照组,以行阳极氧化(阳极氧化电压为15 V,作用时间为3 h,反应后行超声清洗)的钛试件为纳米管组;在两组钛试件表面培养成骨细胞,用扫描电镜观察接种2 h后的细胞形态;用甲基噻唑基四唑(MTT)检测培养24、48、96 h后细胞的增殖情况;用碱性磷酸酶半定量测试培养7、14、21 d后细胞的碱性磷酸酶活性.结果 阳极氧化的电压可以影响TiO_2纳米管的管径和管长.细胞在纳米管表面的铺展范围大于对照组.培养96 h后纳米管组吸光度值为(0.62±0.02).对照组为(0.55±0.03),两组差异有统计学意义(P＜0.05).21 d后纳米管组碱性磷酸酶相对活性[(130.8±5.1)A405/mg]与对照组[(109.6±4.5)A_(405)/mg]的差异有统计学意义(P＜0.05).结论 阳极氧化的工艺条件,特别是电压可以控制TiO_2纳米管形貌,TiO_2纳米管结构可促进成骨细胞的早期黏附、增殖和碱性磷酸酶的活性.     

钛表面TiO2纳米管仿生修饰对成骨细胞骨功能基因表达的影响

目的:钛种植体表面制备TiO₂纳米管并在其表面仿生构建钙磷涂层,探索该涂层对成骨细胞骨功能基因表达的影响。方法:采用阳极氧化法在钛基底表面制备TiO₂纳米管,并进行碱热处理后在其表面构建仿生钙磷涂层,扫描电镜观察其表面结构的改变,能谱分析其表面化学成分的改变,采用实时定量PCR检测成骨细胞在其表面骨相关基因表达差异。结果:仿生处理可以在TiO₂纳米管表面制备出纳米絮状的钙磷涂层,该涂层可以提高碱性磷酸酶和骨钙蛋白基因的表达(P<0.05)。结论:TiO₂纳米管仿生修饰更有利于成骨细胞的碱性磷酸酶和骨钙蛋白的基因表达。     

RGD肽修饰TiO2纳米管对成骨细胞黏附的影响

目的：评价RGD肽修饰的TiO2纳米管涂层对小鼠胚胎前成骨细胞MC3T3-E1早期生长粘附的影响。方法：利用化学偶联的方法在TiO2纳米管表面引入活性氨基,然后共价接枝RGDC多肽,采用SEM和荧光显微镜对纳米管改性后的形貌进行观察,并用SEM和活死细胞染色的技术观察MC3T3-E1细胞的早期黏附的细胞行为。结果：黏附肽修饰后的材料表面细胞早期黏附的数目更多,铺展的面积更大,丝足更多。结论：采用化学偶联活性RGD肽修饰可以提高TiO2纳米管对成骨细胞早期附着铺展作用。     

钛纳米管表面RGD修饰工艺的初步研究

目的：通过在TiO2纳米管表面构建RGD（Arg—Gly—Asp）活性肽阵列,掌握钛纳米管表面制备活性肽阵列的工艺方法。方法：通过阳极氧化法在纯钛表面制备TiO2纳米管阵列,通过扫描电镜、原子力显微镜和荧光显微镜研究化学偶联法将RGD组装在钛纳米管表面的工艺。结果：采用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）对钛纳米管预处理2h,然后用交联剂N-琥珀酰亚胺3-马来酸亚胺丙酸酯（SMP）连接钛纳米管上的氨基和RGDC中的硫醇基将RGDC组装在钛纳米管上。结论：使用化学偶联的方法,可将RGD短肽共价连接钛纳米管表面构成RGD生物活性涂层。     

不同管径的TiO2纳米管对人牙周膜细胞的毒性研究

目的：研究不同管径的阳极氧化TiO2纳米管对人牙厨膜细胞（HPDLCs）的毒性效应。方法：采用阳极氧化法在钛基底表面制备不同管径的TiO2纳米管,扫描电镜观察其表面的微结构,肌动蛋白染色研究细胞在材料表面的粘附生长情况,活／死细胞双染色研究对原代培养的HPDLCs的毒性效应。结果：HPDLCs的肌动蛋白骨架在30nm管径的TiO2纳米管表面比70nm和120nm管径的TiO2纳米管更规律,培养24h后,70nm和120nm管径的TiO2纳米管对HPDLCs的毒性显著大于30nm管径的TiO2纳米管。结论：30nm管径的TiO2纳米管有利于HPDLCs的肌动蛋白组装,同时毒性效应最小,有利于HPDLCs的粘附和增殖。     

纯钛种植体表面纳米TiO2生物活性涂层的构建

目的:在纯钛表面构建纳米TiO2涂层并探索最佳的工艺条件。方法:采用溶胶凝胶法在纯钛表面构建纳米级TiO2涂层,用X线衍射和扫描电镜表征其晶体结构、表面形貌以及厚度,筛选出最佳的热处理温度和涂层厚度;用体外成骨细胞培养评价其生物活性。结果:热处理温度为500℃的单层TiO2涂层具有良好的晶体结构和均匀的纳米级表面形貌,与钛基底结合牢固。体外成骨细胞培养显示其具有良好的生物活性。结论:本实验构建的TiO2涂层具有良好的性能,为后续复合性梯度功能涂层的设计和组装打下了基础。     

In vitro behavior of MC3T3‐E1 preosteoblast with different annealing temperature titania nanotubes

Oral Diseases (2010) 16 , 624–630 Objective: Titanium oxide nanotube layers by anodization have excellent potential for dental implants because of good bone cell promotion. It is necessary to evaluate osteoblast behavior on different annealing temperature titania nanotubes for actual implant designs. Materials and methods: Scanning Electron Microscopy, X‐Ray polycrystalline Diffractometer (XRD), X‐ray photoelectron Spectroscope, and Atomic Force Microscopy (AFM) were used to characterize the different annealing temperature titania nanotubes. Confocal laser scanning microscopy, MTT, and Alizarin Red‐S staining were used to evaluate the MC3T3‐E1 preosteoblast behavior on different annealing temperature nanotubes. Results: The tubular morphology was constant when annealed at 450°C and 550°C, but collapsed when annealed at 650°C. XRD exhibited the crystal form of nanotubes after formation (amorphous), after annealing at 450°C (anatase), and after annealing at 550°C (anatase/rutile). Annealing led to the complete loss of fluorine on nanotubes at 550°C. Average surface roughness of different annealing temperature nanotubes showed no difference by AFM analysis. The proliferation and mineralization of preostoblasts cultured on anatase or anatase/rutile nanotube layers were shown to be significantly higher than smooth, amorphous nanotube layers. Conclusion: Annealing can change the crystal form and composition of nanotubes. The nanotubes after annealing can promote osteoblast proliferation and mineralization in vitro     

经微弧氧化表面改性的钛铌锆锡合金的细胞相容性评价

目的:探讨采用微弧氧化技术(micro-arc oxidation,MAO)处理钛铌锆锡合金(Ti -24Nb-4Zr-7.9Sn,TZNS)对成骨细胞在其表面生长的影响.方法:采用MAO方法处理TNZS,利用扫描电镜、表面轮廓测量仪和接触角测量仪,分别研究其形貌特点、表面粗糙度和表面能大小;将原代培养的成骨细胞接种于材料表面,培养1、4、7、10 d,扫描电镜观察成骨细胞在不同表面上粘附形态的变化,并用MTT法对各组细胞培养数量进行定量检测.结果:微弧氧化处理在材料表面形成了一层多孔、粗糙、凸凹不平的氧化膜,试样的表面粗糙度和表面能较未处理组均增加(P<0.05);成骨细胞培养结果表明,在两组材料表面细胞均生长良好,扫描电镜观察细胞为多边形,胞浆丰富,有多个伪足突起呈分化表型,统计学分析结果显示,在各个时间点上,实验组(MAO-TNZS)细胞数量较对照组高,差异有显著性(P<0.05).结论:经微弧氧化处理的钛铌锆锡合金,具有良好的成骨细胞相容性,在体外细胞培养的环境下,有利于细胞的附着和增殖.     

钛表面阳极氧化膜的腐蚀行为研究

目的 探讨钛阳极氧化前后腐蚀性能的变化.方法 钛表面阳极氧化法制备TiO2纳米管,扫描电镜观察氧化膜的微结构,X线衍射分析氧化膜煅烧前后晶型的变化,极化曲线分析钛阳极氧化前后对腐蚀性能的影响.结果 阳极氧化后,钛表面呈现管径80 nm,管长400 nm的纳米管状结构;X线衍射分析表明阳极氧化膜煅烧后变为锐钛矿晶型;电化...     

不同管径钛纳米管对成纤维细胞增殖、伸展和胶原分泌功能的影响

目的:研究不同管径Ti-TiO2纳米管对成纤维细胞增殖、伸展和胶原分泌功能的影响.方法:以1、5、10、20 V电压阳极氧化制备不同管径Ti-TiO2纳米管试件,试件表面培养成纤维细胞,MTT法检测细胞增殖,扫描电镜观察形态,天狼星红苦味酸染色检测细胞胶原分泌功能.结果:1、5、10、20 V制备的纳米管径依次为15、30、50和100 nm.细胞在抛光表面的增殖均高于纳米管表面;第5天时,100 nm纳米管表面细胞的增殖显著高于其他(P＜0.01).第3天时,抛光表面细胞呈典型长梭型,纳米管表面细胞伪足明显.100 nm纳米管表面细胞的试件胶原分泌功能最大(P＜0.05).结论:100 nm纳米管对细胞增殖的抑制作用较小并能促进细胞的胶原纤维分泌功能.     

微弧氧化AZ91D镁合金对成骨细胞早期粘附的影响

目的体外观察探讨新型口腔植入材料微弧氧化(Micro-arc oxidation,MAO)AZ91D镁合金对人成骨样MG63细胞早期粘附的影响。方法实验分为三组:微弧氧化AZ91D镁合金材料实验组A,纯钛材料对照组B和细胞直接生长在培养板对照组C,利用表面轮廓仪、接触角测量仪、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)分别测量研究试件表面粗糙度、表面能大小、形貌特点和元素成分;将MG63细胞培养于各组表面,分析比较成骨细胞的早期粘附率及形态学变化。对数据采用SPSS13.0统计软件进行单因素方差分析。结果A组表面为一层粗糙多孔、起伏不平的薄膜,主要元素有Mg、O、Si,粗糙度及表面能均比B组增加(P<0.05);0.5h、1h和2h三个时间点三组细胞粘附率差异有统计学意义(P<0.05),A组>B组>C组;培养4h时A、B两组材料表面成骨细胞形态良好。结论微弧氧化AZ91D镁合金具有良好的成骨细胞相容性,有利于细胞的早期粘附。