微弧氧化技术用于纯钛表面改性的研究

目的 研究微弧氧化技术(microarc oxidation,MAO)用于纯钛种植体表面改性的可行性.方法 20枚TA2纯钛片,其中15枚用MAO进行表面处理作为实验组,另5枚不做表面处理作为对照组.测试纯钛表面微弧氧化膜的理化性能.扫描电镜观察L929细胞在两组纯钛片表面培养24 h后的生长情况.结果 纯钛表面微弧氧化膜的平均厚度为32.7 μm,表面存在大量直径3～20 μm的蜂窝状孔隙,纯钛微弧氧化膜中富含钙、磷成分,并且出现羟基磷灰石结晶.平均膜基结合强度为8.29 Mpa. L929细胞在经MAO处理的纯钛表面的生长情况优于未经MAO处理的纯钛.结论 MAO可改善纯钛的表面性能,提高生物相容性.     

两种波段紫外线对微弧氧化纯钛表面理化性质及体外生物活性影响的研究

目的 探讨A波段紫外线( ultraviolet A,UVA)和C波段紫外线(ultraviolet C,UVC)对微弧氧化纯钛表面理化性质及体外生物活性的影响,以期探索新的种植体表面处理方法.方法 医用纯钛片微弧氧化(micro-arc oxidation,MAO)处理后,用15W UVA汞灯[λ=(360±20) nm]和15WUVC灭菌灯[λ=(250±20) nm]分别对钛片照射24h.实验分3组:MAO组、MAO+ UVA组、MAO+ UVC组.采用扫描电镜、表面接触角测量仪、X射线能谱仪、X射线衍射仪分析钛片表面理化性能.双金鸡宁酸色度法测定浸泡2、6、24 h后钛片蛋白吸附率,Hoechst细胞核免疫荧光染色实验计算各组材料表面培养MG-63细胞1、2、4h的细胞黏附率,扫描电镜观察细胞形态.结果 3组材料表面形貌、晶相、元素组成均无明显差别;MAO+ UVC组、MAO+ UVA组和MAO组表面接触角分别为(65.34±1.16)°、(44.64±1.28)°和(3.41±0.48)°,3组间差异有统计学意义(P＜0.001).MAO+ UVC组蛋白吸附率在2h达到最大值(48.16±1.24)％,显著高于MAO组[(8.22±2.99)％]和MAO+ UVA组[(5.29±2.27)％,P＜O.001];培养1、2、4h后MAO+ UVC组表面细胞黏附率[分别为(40.71±4.08)％、(53.72±2.38)％、(70.32±2.85)％]均显著高于相应MAO组和MAO+ UVA组(P ＜0.05);MAO+ UVC组表面细胞伸展良好,MAO+ UVA组与MAO组无明显差别.结论 UVC照射微弧氧化纯钛表面可提高材料的生物活性,利于细胞的黏附和伸展.     

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。     

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。     

微弧氧化联合溶胶-凝胶工艺制备钛表面复合生物涂层的研究

目的探讨微弧氧化联合溶胶-凝胶工艺制备钛表面复合生物涂层。方法钛片根据表面处理工艺不同分为5组:对照组,MAO(微弧氧化组),MAO+Sol/gel(微弧氧化+溶胶-凝胶组),MAO+Sol/gel-LowZn(微弧氧化+溶胶-凝胶低锌组),MAO+Sol/gel-HighZn(微弧氧化+溶胶-凝胶高锌组)。利用扫描电镜(SEM)观察涂层表面形貌,X射线能谱分析仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)分析元素分布和成分,测厚仪测量涂层厚度;粗糙度测试仪测量表面粗糙度。结果 SEM下可见MAO组钛表面粗糙多孔,联合溶胶-凝胶处理后,钛表面更加平整紧密,EDX得出MAO+Sol/gel组钙磷元素的质量百分比分别为25.00%和15.49%,MAO+Sol/gel-Low Zn组和MAO+Sol/gel-High Zn组钙、磷、锌元素的质量百分比分别为22.87%、15.01%、1.82%与18.66%、15.60%、7.45%,XRD得出MAO+Sol/gel组、MAO+Sol/gel-Low Zn组和MAO+Sol/gel-High Zn组均可见特征性羟基磷灰石(HA)峰和Ca3(PO4)2峰,MAO+Sol/gel-High Zn组表面涂层厚度最高(10.40±0.49)μm(P<0.05),MAO+Sol/gel组表面粗糙度最高(1.17±0.10)μm(P<0.05)。结论应用微弧氧化联合溶胶-凝胶工艺,可在钛金属表面制备出HA涂层,并通过调节溶胶凝胶中Zn(NO3)2·6H2O的含量,制备出HA和不同含量锌离子的复合生物涂层。经过两种不同工艺联合处理后,钛表面涂层厚度逐渐增加,而粗糙度随着溶胶凝胶中锌离子的增加逐渐降低。     

微弧氧化纯钛表面对MC3 T3-E 1细胞胶原分泌及成骨基因表达的影响

目的：研究微弧氧化纯钛表面对MC3 T3-E 1细胞胶原分泌和成骨相关基因表达的影响。方法：纯钛圆片分为2个组：微弧氧化组（MAO）和抛光组（PT）,培养板表面（TC）作为对照组。用场发射扫描电镜（FESEM）观察试样表面形态,表面粗糙度仪测量其表面粗糙度。将细胞接种于3组材料表面体外培养,培养第12天用粘胶纤维红染色检测细胞胶原分泌,第16天RT-PCR检测细胞成骨相关基因表达。结果：纯钛表面经微弧氧化处理后形成一层多孔氧化层,表面粗糙度增加（P＜0．01）。细胞在MAO组试件表面的胶原分泌高于PT或TC组表面（P＜0．05）。细胞在MAO组试件表面OSX、COL-Iα1及OPN基因的表达均稍高于PT表面。结论：相比于纯钛抛光表面,微弧氧化纯钛表面更能促进MC3 T3-E 1细胞胶原分泌。     

种植体表面TiO2/HA梯度涂层的生物相容性研究

目的：通过观察大鼠成骨细胞（osteoblast,OB）在微弧氧化（micro-arc oxidation,MAO）和水热处理形成的TiO2/HA梯度涂层表面的粘附和增殖等情况,评价微弧氧化陶瓷膜表面的生物相容性及微弧氧化-水热处理工艺应用于钛植入材料表面处理的可行性。方法：将纯钛试件共60枚分为微弧氧化处理组（M组）、微弧氧化-水热处理组（M-H组）和纯钛对照组。采用扫描电镜（scanning electron microscopy,SEM）观察表面形貌并用X线衍射（X-ray diffraction,XRD）对其进行成分分析。然后对不同时间点OB细胞在各组材料表面的附着、生长、增殖情况以及碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）活性进行检测,并对实验结果进行统计分析。结果：微弧氧化处理后试件表面呈现多孔状,主要为锐钛矿型TiO2,也包含金红石型TiO2。经过后续水热处理,从扫描电镜照片可以看到试件表面析出一层白色柱形结晶体,同时XRD谱线出现了羟基磷灰石的衍射峰。试件与OB细胞共培养后可见细胞在材料周围生长良好,培养5d后,改性两组的材料表面细胞增殖比纯钛组及空白对照组明显增多。培养7d后,M组和M-H组细胞ALP活性大幅提高,各组间比较均有统计学差异。结论：MAO及水热处理后的TiO2/HA梯度涂层表面能有效提高OB细胞的早期粘附、增殖及ALP活性。     

人牙周膜成纤维细胞在微弧氧化陶瓷膜表面的生物相容性研究

目的　观察通过微弧氧化（MAO）和水热处理形成的陶瓷膜表面人牙周膜成纤维细胞（hPDLF细胞）的粘附和增殖情况,评价微弧氧化陶瓷膜表面的生物相容性及MAO工艺应用于钛植入材料表面处理的可行性。方法　纯钛试件分为3组,微弧氧化处理组（M组）、微弧氧化-水热处理组（M-H组）和纯钛对照组,每组各20枚。对不同时间点hPDLF细胞在材料表面的附着、生长、增殖情况以及ALP活性进行检测,并对实验结果进行统计分析。结果　陶瓷膜具有良好的生物相容性,培养5 d后,改性两组材料的表面细胞增殖比纯钛组及空白对照组明显增多,各组间细胞增殖情况存在统计学差异。同时培养4 d后,M组和M-H组细胞ALP活性大幅提高,各组间比较均有统计学差异。结论　MAO处理后的纯钛表面对hPDLF的生物相容性优于未处理组,增加水热处理工艺较一般MAO工艺可以更有效提高hPDLF细胞的早期粘附、增殖及ALP活性。     

碱热处理联合紫外光照后钛体外活性的研究

目的研究碱热处理加紫外光照后钛的微观结构变化及在模拟体液中诱导羟基磷灰石沉积的能力。方法将纯钛分组处理:SLA组:喷砂酸蚀;AAH组:SLA组加碱热处理;UV组:AAH组加紫外线辐照处理。测试各组理化性质,对其进行模拟体液浸泡实验。采用扫描电镜及X射线衍射仪观察分析沉积物。结果碱热处理加紫外光照的钛具有多级孔洞的微观粗糙结构,同时引入钙、钠元素,并有最佳的表面润湿性;模拟体液浸泡后,试样表面矿化物质量最多,沉积速度最快,X射线衍射仪分析沉积物为羟基磷灰石。结论碱热处理加紫外光照后纯钛种植体具有良好的体外生物活性。     

处理时间对纯钛表面微弧氧化膜结构和特性的影响

目的研究不同处理时间对纯钛表面微弧氧化膜结构和特性的影响。方法根据处理时间将纯钛试件分成10、20、30和40 min共4组,通过微弧氧化技术制备纯钛表面氧化膜。使用扫描电镜(SEM)检测氧化膜的表面及横断面形貌,X射线能谱仪(EDS)检测氧化膜的元素成分,X射线衍射仪(XRD)检测氧化膜的晶相结构。结果微弧氧化处理后,钛表面形成微孔结构的氧化膜。10 min试样膜层厚度10μm,20 min、30 min和40 min试样的膜层厚度均达20μm。各处理时间组间的膜层Ca、P含量的差异无统计学意义(P>0.05)。微弧氧化膜的主要成分是金红石、锐钛矿和羟基磷灰石。结论利用微弧氧化技术在纯钛表面形成含羟基磷灰石的多孔氧化膜,在10⁴0 min处理时间内氧化膜的Ca、P含量与处理时间无关。     

紫外线处理微弧氧化种植体的早期成骨研究

目的研究C波段紫外线(ultraviolet C,UVC)处理的微弧氧化(micro-arc oxidation,MAO)纯钛种植体植入兔胫骨后的早期成骨方式。方法实验分2组,MAO组和UVC-MAO组。MAO组将医用纯钛种植体经微弧氧化处理后植入新西兰大白兔胫骨。UVC-MAO组将医用纯钛种植体经过微弧氧化处理后,用15 W UVC灭菌灯对钛种植体照射48 h,经过25.0 kGyγ射线消毒后植入新西兰大白兔胫骨。2周后取出胫骨,用锥形束CT观察种植体表面成骨情况;制作胫骨硬组织切片,并以亚甲基蓝-酸性品红染色,光学显微镜观察两组种植体的成骨方式。结果 MAO组可见靠近种植体骨环底端的为成骨细胞及软组织,无任何骨组织,骨环斜面有从周围成熟骨生长的骨组织及类骨质,但所有组织与种植体表面均有一定距离,而非密切接触材料表面。UVC-MAO组可见种植体骨环底端及骨环斜面表面紧密接触类骨质及成骨细胞,还有已经分化的新生骨组织;所有组织与种植体表面紧密接触,无间隔。结论紫外线处理微弧氧化后的种植体,更有利于成骨细胞粘附于种植体表面,形成新生骨质并紧密贴附于种植体表面,骨环周围成熟骨质同时向种植体生长,有利于种植体早期的接触成骨。     

Osteoblast attachment on titanium disks after laser irradiation

PURPOSE: Osteoblast attachment on titanium surfaces is necessary to achieve new bone formation and osseointegration. The purpose of this study was to examine osteoblast attachment on irradiated titanium disks. MATERIALS AND METHODS: Machined, hydroxyapatite (HA)-coated, sandblasted, and titanium plasma-sprayed (TPS) surfaces were irradiated with either a carbon dioxide (CO2) or an Er,Cr:YSGG laser. A control group of nonirradiated disks was also examined. Osteoblast cultures were cultivated on the titanium disks and examined with scanning electron microscopy. RESULTS: The findings demonstrated that osteoblasts could be grown on all of the surfaces. Pseudopodia and a spread of cells that demonstrated maturation were observed on the lased irradiated titanium disks. CONCLUSIONS: The data show that laser irradiation of titanium surfaces may promote osteoblast attachment and further bone formation.     

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目的采用微弧氧化(micro-arc oxidation,MAO)技术,在纯钛表面制备含锌(Zn)活性涂层,并评价其对成骨细胞活性的影响。方法本实验于2009年10月至2010年10月在中国医科大学附属口腔医院中心实验室进行。以机械抛光纯钛试样作为对照组(CP组);经MAO技术处理的纯钛涂层试样根据钙(Ca)含量不同分为高钙组(H-Ca组)、低钙组(L-Ca组),以及在低钙组的涂层中加入锌元素的低钙加锌组(L-Ca-Zn组)。每组32个试件。将4组试样材料与MG63细胞复合培养,利用扫描电子显微镜(SEM)观察、噻唑蓝(MTT)比色试验、碱性磷酸酶(ALP)活性测定及酶联免疫吸附试验(ELISA)等方法,评价材料对成骨细胞黏附、增殖、分化及矿化的影响。所得数据采用SPSS13.0软件进行单因素方差分析(α=0.05)。结果在实验检测期间,H-Ca组试样对成骨细胞的生长增殖、分化、矿化作用均优于L-Ca组,差异有统计学意义(P<0.05)。比较L-Ca-Zn组与H-Ca组可以看出,在实验检测初期H-Ca组试样对成骨细胞的生长增殖、分化、矿化作用优于L-Ca-Zn组;随着观察时间的延长,L-Ca-Zn组试样细胞的增殖水平和ALP活性与H-Ca组间差异无统计学意义(P>0.05)。比较L-Ca-Zn组和L-Ca组可以看出,在实验检测初期L-Ca-Zn组试样对成骨细胞的作用与L-Ca组差异无统计学意义(P>0.05);随着观察时间的延长,L-Ca-Zn组试样显示出较L-Ca组试样具有更好的提高成骨细胞活性的作用(P<0.05)。结论采用MAO技术制备的含锌活性涂层纯钛可在一定程度上促进成骨细胞黏附、增殖、分化及矿化,具有良好的生物相容性。     

微弧氧化钛片与大鼠牙髓干细胞的生物相容性及成骨诱导研究

目的：观察大鼠牙髓干细胞（dental pulp stem cells,DPSCs）在微弧氧化（micro-arc oxidation,MAO）钛片表面粘附和分化情况,初步评价MAO钛片对DPSCs的成骨诱导性能。方法：实验组：DPSCs与MAO钛片共培养,阳性对照组：DPSCs成骨诱导培养,空白对照组：DPSCs无诱导普通培养。扫描电镜（SEM）观察DPSCs在MAO钛片表面粘附情况,碱性磷酸酶（ALP）活力检测,实时定量PCR分析Runx2、Osterix、DSPP和DMP-1基因表达和钙结节茜素红染色,鉴定DPSCs的成骨能力。结果：SEM观察MAO钛片表面粗糙多孔,DPSCs在MAO钛片表面粘附紧密,有触角向微孔内伸展。ALP活力检测和钙结节染色,实验组与阳性对照组无显著差异（P〉0.05）,与空白对照组有显著差异（P〈0.05）。实验组Runx2、Osterix表达增强,DSPP和DMP-1表达无明显变化。结论：粗糙多孔的MAO钛片与DPSCs有良好的生物相容性,DPSCs在MAO钛片表面粘附紧密,具有向成骨细胞系分化的能力。     

锶磷灰石涂层钛种植体骨结合的动物实验

目的 观察微弧氧化锶磷灰石(strontium-substituted hydroxyapatite,Sr-HA)涂层钛种植体的成骨活性,探讨锶元素掺入羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)涂层后对骨结合的影响.方法 分别对实验组(Sr-HA涂层种植体)和对照组(HA涂层种植体)的表面形貌进行扫描电镜观察,并采用X线衍射仪分析膜层相组成.将两组种植体各12枚植入新西兰兔双侧股骨髁下外侧、胫骨结节处,术后对实验动物进行多荧光序列标记,饲养4周和12周取材,采用组织学观察、种植-骨界面线扫描分析评价涂层的骨结合能力.结果 种植体微弧氧化膜层均呈现多级孔洞状结构;X射线衍射分析显示,锶元素的掺入引起HA的衍射峰向小角度方向偏移,晶格间距增大,稳定性下降;多荧光序列标记显示,Sr-HA涂层早期即表现出成骨活性,实验组骨矿化沉积率[(4.75±0.46)μm/d]显著高于对照组[(3.21±0.44)μm/d];组织染色及能谱分析显示,骨种植界面上有生物类骨磷灰石层形成,12周时该磷灰石层转化为成熟的骨组织并与涂层形成紧密的骨结合.结论 锶元素的掺入可提高Sr-HA涂层的生物学活性,加速其表面生物类骨磷灰石层的形成,增强膜层的成骨能力,促进膜层与骨组织的结合.     

Formation and photocatalytic decomposition of a pellicle on anatase surfaces

The acquired dental pellicle plays a critical role in the adhesion and detachment of dental plaque bacteria. It has been reported that titanium dioxide biomaterials decompose single-protein films by photocatalysis. However, it is not known whether this can also be achieved with complex structured pellicle films. This in vitro study investigated in real-time the formation and photocatalytic decomposition of human pellicle at anatase-saliva interfaces. Nanostructured polycrystalline anatase layers were deposited on titanium-coated quartz crystals by magnetron-sputtering, serving as a model for titanium implant surfaces. The quartz crystals were used as acoustic sensors in a quartz-crystal microbalance (QCM) system with dissipation. In situ UV irradiation of pellicle-covered anatase caused a statistically significant decrease of the adsorbed salivary mass. In contrast, photocatalytic decomposition of pellicle could not be observed on reference titanium surfaces. Wettability characterization revealed superhydrophilicity of anatase upon UV irradiation, whereas titanium was unaffected. XPS measurements provide further information concerning the decomposition of the salivary films. The results suggest that the photocatalytic activity of polycrystalline anatase-modified biomaterial surfaces is able to decompose complex structured macromolecular pellicle films. Therefore, this study opens the way to surface modifications supporting therapeutic approaches of biofilm removal.     

酸蚀及微弧氧化对钛表面处理后与瓷结合强度的实验研究

目的：研究酸蚀和微弧氧化单独或联合应用对纯钛表面处理后进行烤瓷,观察其表面粗糙度并分析其钛瓷结合强度。方法：将50个纯钛试片（25mm×5mmx0．5mm）随机均分为5组,表面用碳化硅砂纸抛光后110μmA12O3进行喷砂处理,再进行喷砂、酸蚀、微弧氧化、酸蚀后微弧氧化及微弧氧化后酸蚀处理分别为A到E组,用粗糙度测试仪测量各组的粗糙度值并进行统计学分析,扫描电镜观察试件的表面形貌。行瓷粉烧结（厚度控制在1mm）,然后对钛瓷间的三点弯曲结合强度进行测试并进行统计学分析,用扫描电镜观察钛瓷分离面的的表面形貌。结果：酸蚀使纹路更清晰,粗糙度增加。C组纯钛表面形成许多孔洞,孔洞较大,大小基本一致。C组除大孔洞外还存在许多小孔洞,均匀致密。D组表面孔洞大小不一,较致密,存在凹陷,边缘不规则,个别相邻孔洞之间可见微裂纹。与喷砂相比,微弧氧化处理使纯钛与瓷的结合强度差异有统计学意义（P〈0．05）,而酸蚀处理的钛表面与瓷的结合强度增加,但与对照组差异无统计学意义（P〉0．05）。结论：酸蚀和微弧氧化联合处理与单独微弧氧化处理钛瓷间的结合强度差异无统计学意义,说明微弧氧化处理更利于钛瓷间的结合。