多孔钛孔隙率和孔隙尺寸对其力学性能及细胞相容性的影响

目的研究多孔钛孔隙率和孔隙尺寸对其力学性能及细胞黏附与增殖的影响,为临床应用提供依据。方法调整加入造孔剂的粒径及质量分数,粉末冶金法制备12组不同孔隙结构的多孔钛,金相显微镜观察其孔隙特征,计算孔隙率及平均孔隙尺寸。万能材料试验机测定其屈服强度、弹性模量及弯曲强度。筛选力学参数与人皮质骨匹配的多孔钛,CCK-8法测定其MC3T3-E1细胞黏附及增殖活性。结果随着多孔钛孔隙率增大,其屈服强度由406.0 MPa降至52.9 MPa,弹性模量由18.2 GPa降至3.5 GPa,弯曲强度从327.2 MPa降至50.6 MPa。多孔钛孔隙率和孔隙尺寸对其屈服强度、弹性模量及弯曲强度均有影响(P<0.05)。MC3T3-E1细胞在多孔钛表面的早期黏附吸光度值低于致密纯钛和塑料培养板对照组(P<0.05),但细胞在前者的增殖活性显著高于后者(P<0.05)。结论在本实验研究范围内,当孔隙率为43.1%～53.3%、且孔隙尺寸为154.8～191.6μm时,多孔钛的力学性能与人骨接近,且有利于成骨细胞增殖。     

酸碱处理对多孔钛成骨细胞增殖和分化的影响

目的研究酸碱处理对多孔钛表面小鼠前成骨细胞MC3T3-E1增殖及分化的影响。 方法粉末冶金法制备多孔钛,酸蚀处理后,NaOH浸泡不同时间,得到酸碱处理多孔钛（AAPT）。制备AAPT试件73个,未处理多孔钛（NTPT）试件41个和未处理致密钛（NTDT）试件30个。采用扫面电镜观察表面形貌,BCA法检测蛋白吸附能力,筛选适宜的碱处理时间。对于NTPT及AAPT组试件,采用表面接触角分析仪与拉曼光谱仪分析表面水接触角和化学组成。对于NTDT、NTPT及AAPT组试件,CCK-8法检测细胞增殖活性,实时荧光定量聚合酶链反应检测碱性磷酸酶（ALP）及骨钙素（OCN）基因相对表达量。采用独立样本t检验和单因素方差分析进行统计分析,LSD-t检验进行两两比较。 结果12 h NaOH处理组（AA₁₂PT）纳米结构最为清晰,且蛋白吸附量（0.367 mg/ml）最高（F= 400.835,P<0.05）,因此采用该组进行后续实验。AA₁₂PT组试件表面接触角（22.08°）显著小于NTPT组（93.7°）,差异有统计学意义（F= 1.194,P<0.001）。AA₁₂PT组试件可见钛酸氢钠特征散射峰。接种3、5、7 d后,NTDT组的细胞增殖活性均高于AA₁₂PT组（F_{3 d}= 245.517、F_{5 d}= 102.442、F_{7 d}= 119.047,P<0.001）,AA₁₂PT组均高于NTPT组（P_{3 d}= 0.005、P_{5 d}= 0.038、P_{7 d}= 0.010）。接种7 d后,AA₁₂PT与NTPT组的ALP基因和OCN基因相对表达量均高于NTDT组（F_ALP= 13.698,P_{ALP-AA1 2PT}< 0.001、P_ALP-NTPT= 0.002;F_OCN= 175.859,P_OCN<0.001）。接种14 d后,NTDT组的ALP基因及OCN基因相对表达量均高于NTPT组（F_ALP= 33.691,P_ALP= 0.045;F_OCN= 42.789,P_OCN= 0.044）。 结论酸碱处理可显著提高多孔钛材料的蛋白吸附量,促进成骨细胞的增殖、分化。     

多孔海绵状纯钛种植材料对成骨细胞生长的影响

目的：探讨具有连续多孔立体结构纯钛种植材料对成骨细胞生长的影响。方法：在体外对3种不同孔隙直径的多孔钛材料进行成骨细胞复合培养,在相差倒置显微镜下观察细胞在材料表面及孔隙中的生长情况,利用MTT法评价不同孔隙直径对细胞生长的影响。结果：成骨细胞在试件表面生长良好,成功长入连续孔隙之中,并以多突触的方式生长,在钛珠之间形成细胞桥;细胞增殖度检测显示多孔立体结构对成骨细胞的生长有一定的促进作用,200μTI孔径的作用最明显。结论：多孔立体结构能促进成骨细胞在纯钛种植材料表面和孔隙中的生长。     

纯钛表面吸附硫酸软骨素A对成骨细胞生长的影响

目的 在体外研究纯钛表面吸附硫酸软骨素A(Chondroitin Sulfate—A,CS—A)后对成骨细胞生物学行为的影响。方法 在吸附不同浓度的CS—A钙处理钛片表面培养成骨细胞，检测其生长情况、碱性磷酸酶活性及细胞层钙含量。结果 钙处理钛片在吸附CS—A后促进了成骨细胞的增殖。增加了成骨细胞层钙聚集，促进成骨细胞的矿化，同时还增高了成骨细胞的碱性磷酸酶活性，促进了细胞的分化。结论 钛吸附CS—A后提高了其生物相容性。     

亲水性纯钛表面对成骨细胞黏附行为的影响

目的:体外研究亲水性喷砂酸蚀钛表面对成骨细胞黏附、铺展行为和黏着斑激酶(FAK)表达的影响.方法:钛片表面分别采用大颗粒喷砂酸蚀表面处理(sandblasted,large-grit,acid-etched,SLA)及亲水性化学活化大颗粒喷砂酸蚀表面处理(chemically-modified hydrophilic SLA,modSLA),在其表面接种人成骨细胞,对细胞黏附率、细胞铺展情况以及黏着斑激酶(FAK)的表达进行检测.应用SAS6.0软件包对数据进行统计学分析.结果:成骨细胞在modSLA表面的早期黏附率(1h、3h)显著高于SLA表面(P<0.05);接种3h后,modSLA表面的成骨细胞呈现更多的肌动蛋白结构和明显的成骨细胞骨架结构,细胞铺展更加明显,modSLA组细胞形状因子均值显著低于SLA组(P<0.05);免疫荧光分析显示,6h modSLA表面细胞内FAK的荧光强度高于SLA组(P<0.05).结论:亲水性化学活化大颗粒喷砂酸蚀处理钛表面较大颗粒喷砂酸蚀处理钛表面能显著增强成骨细胞在材料表面的贴附,促进细胞骨架沿一定方向伸展,促进黏着斑激酶(FAK)的表达,从而增强细胞的黏附力.     

聚苯乙烯培养板表面吸附血浆蛋白对成骨细胞黏附的影响

目的:分析聚苯乙烯培养板表面吸附血浆蛋白对成骨细胞黏附的影响。方法:分离大鼠血浆,将原浓度及分别稀释成2、4、8、16倍的血浆加入96孔聚苯乙烯培养板,以无血清培养基为对照,于37℃条件下分别放置1、2 h后,用考马斯亮蓝染色培养板表面吸附的蛋白;分离、培养出生24 h的大鼠颅盖骨成骨细胞,用无血清培养基调整细胞密度后加入预先吸附血浆蛋白的96孔聚苯乙烯培养板,以无血清培养基为对照,37℃、5%CO_2及饱和湿度下培养1、2 h,倒置相差显微镜下观察细胞黏附情况。结果:①血浆蛋白吸附孔呈现蓝色,随着稀释度的增加颜色逐渐变浅,吸附1 h和2 h的孔均有明显着色;②成骨细胞加入1 h,蛋白吸附组与对照组黏附细胞数少,形态无明显差别,以圆形为主;细胞加入2 h,两组间细胞数量无明显差别,平均每个视野细胞数分别为:实验组(20±7)个,对照组(18±5)个(P>0.05),蛋白吸附组细胞形态无明显变化,对照组细胞形态以三角形、不规则形为主。结论:①考马斯亮蓝可作为吸附蛋白的一种原位检测方法;②聚苯乙烯表面吸附血浆蛋白对成骨细胞黏附无明显促进作用。     

血清与血浆蛋白吸附对成骨细胞黏附影响的比较

目的:比较聚苯乙烯培养板从血浆与血清中吸附蛋白质对成骨细胞黏附的影响。方法:分别用枸橼酸钠及EDTA真空抗凝管从成年Sprague-Dawley大鼠心脏采血分离血浆,再另外采血置于无抗凝剂的离心管中分离出血清,用无血清培养基将两种血浆及血清浓度稀释成25%,以无血清培养基为对照,分别加入聚苯乙烯培养板,1h后考马斯亮蓝染色确定聚苯乙烯培养板表面吸附蛋白存在;分离、培养刚出生24 h的Sprague-Dawley大鼠颅盖骨成骨细胞,用无血清培养基调整细胞浓度后分别加入上述预先吸附蛋白的培养板,37℃、5%CO2及饱和湿度下培养2 h,洗3遍后倒置相差显微镜下观察细胞黏附情况并计数。结果:①血清组黏附细胞数明显多于其他3组(P<0.01),其他3组间无明显差别(P>0.05)。②血清组与无血清培养基组细胞形态相近,多呈三角形、多边形,有伪足形成;EDTA抗凝血浆组与枸橼酸钠抗凝血浆组,细胞形态相似,多呈圆形。结论:血清蛋白吸附较血浆蛋白吸附更有利于成骨细胞黏附。     

导电高分子聚吡咯纯钛表面改性对成骨细胞生长的影响

目的 :研究电场刺激下纯钛表面聚吡咯涂层对成骨细胞的黏附、增殖的影响。方法 :10 0mV阳极电刺激下 ,观察接种 4、8、12、16、2 0、2 4h成骨细胞的黏附数量以及 2 4h、72h的MTT吸光度值 ,SEM观察成骨细胞的生长情况。结果 :电刺激组 (Ti+电刺激 ,Ti+Ppy +电刺激 )的成骨细胞贴附密度在 4、8、12、16h均高于无电刺激组 (Ti、Ti+Ppy) (P <0 .0 5 ) ;聚吡咯涂层电刺激组的成骨细胞贴附密度 (Ti +Ppy +电刺激 )在4h、8h高于单纯电刺激组 (Ti+电刺激 ) (P <0 .0 5 ) ;72h后钛表面聚吡咯涂层加电刺激组 (Ti+Ppy +电刺激 )的吸光度高于其它三组 (Ti、Ti+Ppy、Ti+电刺激 ) (P <0 .0 1)。 结论 :聚吡咯涂层具有良好的生物相容性 ,并且在阳极电刺激下可以显著的促进成骨细胞的早期贴附和增殖     

成骨生长肽对纯钛表面成骨细胞样细胞增殖和分化的影响

目的探讨成骨生长肽（osteogenic growth peptide,OGP）涂层对纯钛表面新生大鼠颅盖骨成骨细胞样细胞增殖和分化的影响。方法实验分为纯钛组（Cp-Ti组）、碱-热水陈化处理组（AW-Ti组）和碱热处理-OGP涂层组（OGP-Ti组）,将体外培养的新生大鼠颅盖骨成骨细胞样细胞接种于3组钛片表面,进行细胞培养,第1、3、5、7天通过四甲基偶氮唑盐光密度值检测法测定细胞在材料表面的增值情况,培养第7、11、15天通过检测碱性磷酸酶活性测定细胞在材料表面的分化成熟情况。结果培养第1、3、5、7天,AW-Ti组和OGP-Ti组的细胞光密度值均高于Cp-Ti组（P〈0.05）;培养第1、5、7天,OGP-Ti组细胞光密度值均高于AW-Ti组（P〈0.05）。培养7、11、15 d后,AW-Ti组和OGP-Ti组的ALP活性均高于Cp-Ti组（P〈0.05）;培养7 d时,AW-Ti组和OGP-Ti组ALP活性差异无统计学意义（P〉0.05）;培养11、15 d时,OGP-Ti组的ALP活性均高于AW-Ti组（P〈0.05）。结论钛表面OGP涂层具有良好的生物相容性,能够提高其表面生物学活性。     

多孔钛的骨传导性及其孔隙结构对MC3T3-E1细胞早期分化的影响

目的 探讨多孔钛的骨传导性及其孔隙结构对小鼠前成骨细胞MC3T3-E1早期分化的影响.方法 碳酸氢铵造孔剂结合粉末冶金法制备6组由不同平均孔隙率及不同平均孔径组合的多孔钛试样,即AⅠ（43.1±0.7）％和（154.8±11.9） μm AⅡ：（40.9±1.5）％和（295.6±8.5） μm AⅡ （44.3±1.1）％和（560.4±25.6） μm;BⅠ：（53.3±1.2）％和（191.6±3.7） μm; BⅡ.（51.7±2.7）％和（303.8±8.2） μm; BⅢ：（49.9±3.9）％和（583.1±21.7） μm,Ta2级商业致密纯钛作为对照组;每组3个试样.MC3T3-E1细胞接种于24孔板3h贴壁后置入多孔钛试样,培养3d和5d后激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）观察经FITC微丝蛋白荧光探针标记的细胞.MC3T3-E1细胞接种于已置入试样的24孔板,培养7d和14d后测定碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）活性,评价细胞的早期分化能力;培养21d后茜素红染色观察细胞晚期矿化结节.结果 MC3T3-E1细胞贴壁后,5d可长人多孔钛孔内及表面.7d和14d多孔钛组ALP活性显著高于对照组（P＜0.05）;其中BⅠ组在14d的ALP活性显著高于其它各组（P＜0.05）.21d多孔钛试样表面及孔隙内均可见钙结节形成.结论 在本实验条件下,多孔钛具有一定的骨传导性;平均孔隙率为53.3％且平均孔径为191.6 μm的多孔钛利于MC3T3-E1细胞的早期分化.     

酸碱处理多孔钛表面血清蛋白的吸附行为

目的研究酸碱处理后的多孔钛表面血清蛋白吸附行为。 方法采用粉末冶金法制备多孔钛材料,使用酸碱处理后制作酸碱处理多孔钛（AAPT）试件51个,同时制备未行酸碱处理多孔钛（NTPT）及致密钛（NTDT）试件各35个。采用扫描电镜（SEM）观察NTDT试件表面形貌,用表面接触角分析仪与全自动气体吸附仪测定三组的表面接触角和比表面积（SSA）。BCA法测定NTDT、NTPT及AAPT组试件不同时间的蛋白吸附量。采用单因素方差分析进行统计分析,LSD-t检验进行两两比较。 结果SEM显示NTDT表面光滑。AAPT组表面接触角（22.08°）显著小于NTPT组（93.7°）和NTDT组（75.69°）,差异有统计学意义（F= 392.02,P<0.001）。AAPT组SSA（27.05）均高于NTDT组（3.74）和NTPT组（18.36）,差异有统计学意义（F= 4586.10,P<0.001）。在各时间点,AAPT组吸附的蛋白质明显多于NTDT组和NTPT组（P<0.001）;AAPT、NTPT和NTDT组表面的蛋白吸附随着时间逐渐增加,最终达到稳定。 结论酸碱处理后的多孔钛可显著提高材料表面的血清蛋白吸附量。     

Porosity evaluation and pore size distribution of a novel directly placed ceramic restorative material

OBJECTIVES: The aim of this in vitro study was to compare porosity, i.e. voids or pores due to placement, of a new directly placed ceramic restorative material (DoxaDent, Doxa Certex AB, Uppsala, Sweden) to a glass ionomer (Fuji IX, GC Corporation, Tokyo, Japan), a hybrid composite control (Filtek Z250, 3M ESPE St Paul, MN, USA) and an amalgam control (Tytin, Kerr Orange, CA, USA). Pore distribution and size were determined for each material tested. METHODS: Standardized MOD preparations (one operator) on 20 extracted human molars had gingival margins located above and below the CEJ. Restored teeth (5 teeth/material) were sectioned in mesio-distal directions (two sections/tooth; n=10/group). Sections were polished through 1 microm Al2O3 abrasive. Porosity levels and size distributions were measured using SEM. Effects of different gingival extensions of inter-proximal boxes on porosity levels and distributions were investigated (mesial, occlusal, and distal regions). RESULTS: No MOD region was free of pores. Porosity in mesial, occlusal and distal boxes, respectively, for each restorative material were (vol%): Tytin: 1.3(0.9), 2.9(2.1), and 2.9(1.4); Filtek Z250: 2.6(1.0), 2.9(1.0), and 2.6(0.8); Fuji IX: 8.8(1.9), 7.9(1.7), and 7.7(1.8); Doxadent: 13.0(1.8), 12.4(1.7), and 11.5(1.4). Overall porosity ranged from 2.4(0.9)% for Kerr Tytin, 2.7(0.7)% for Filtek Z250, 8.0(1.1)% for GC Fuji IX, and 12.3(1.1)% for Doxadent. There was no difference between Z250 composite and Tytin amalgam, but differences existed between them with Fuji IX and Doxadent. No statistically significant difference (p>0.05) in porosity occurred among different restoration regions (mesial, distal and occlusal box) for any material. Total porosity levels for different measurement methods (point counting versus direct counting) were remarkable consistent (p>0.05). SIGNIFICANCE: Based on results of this limited study, the new directly placed ceramic restorative material (Doxadent) contains significantly (p<0.05) higher bulk porosity levels than both amalgam and composite. This may explain the lower than expected mechanical property values reported in other studies.     

The influence of pore size on osteoblast phenotype expression in cultures grown on porous titanium

This study investigated the effect of pore size on osteoblastic phenotype development in cultures grown on porous titanium (Ti). Porous Ti discs with three different pore sizes, 312μm (Ti 312), 130μm (Ti 130) and 62μm (Ti 62) were fabricated using a powder metallurgy process. Osteoblastic cells obtained from human alveolar bone were cultured on porous Ti samples for periods of up to 14 days. Cell proliferation was affected by pore size at day 3 (p=0.0010), day 7 (p=0.0005) and day 10 (p=0.0090) in the following way: Ti 62相似文献   

三种改性方法对钛合金表面变形链球菌黏附的影响

目的 比较表面脉冲等离子渗氮、超声滚压表面纳米化、纳米化后渗氮对钛合金表面变形链球菌黏附的影响,为提高临床口腔钛合金修复体表面改性方法提供依据.方法 制作相同规格的钛合金试件24片,通过查随机数字表将试件随机分为4组,分别为抛光组(对照组,A组)、表面纳米化组(B组)、表面等离子渗氮组(C组)、纳米化后渗氮组(D组),每组6片.试件表面黏附变形链球菌1h后对细菌进行吖啶橙染色.用荧光显微镜对每片试件选5个点作为观测区并拍照.利用Image-ProPlus6.0软件进行细菌计数.采用SPSS13.0对计数结果进行方差分析.结果 对照组表面变形链球菌为(214 ±29)个/视野,B组为(220±30)个/视野,C组为(162±27)个/视野,D组为(45 ±24)个/视野.A、B组差异无统计学意义(P＞0.05);A组和C、D组差异均有统计学意义(P＜0.01);B组和C、D组差异均有统计学意义(P＜0.01);C、D组差异有统计学意义(P＜0.01).结论 表面等离子渗氮及纳米化后渗氮两种表面处理方法均能在一定程度上改善钛合金表面性能,并能减少变形链球菌黏附.纳米化后渗氮在减少变形链球菌黏附方面效果明显.     

钛表面形貌和亲水性表面对成骨细胞增殖、分化的影响

目的:通过体外实验研究普通喷砂酸蚀纯钛表面和亲水性喷砂酸蚀纯钛表面对成骨细胞增殖、分化等生物学行为的影响。方法:纯钛片表面分别采用光滑处理(smooth pretreated Ti,PT)、大颗粒喷砂酸蚀表面处理(sand-blasted,large-grit,acid-etched,SLA)及亲水性化学活化大颗粒喷砂酸蚀表面处理(chemically-modified SLA,modSLA/SLActive),在表面接种MC3T3-E1成骨细胞,采用MTT、碱性磷酸酶半定量测试以及茜素红染色检测其对成骨细胞增殖、分化的影响,并采用实时荧光定量PCR检测成骨细胞在不同材料表面骨功能基因表达的差异。应用SAS 9.0软件包对数据进行统计学分析。结果:与光滑钛表面相比,普通喷砂酸蚀钛表面能通过促进ALP、钙基质的分泌和成骨功能基因(Runx2、OSX、OCN和OPN)的表达而显著抑制成骨细胞增殖并促进其分化。在表面粗糙度的基础上增加亲水性,可使这一效应更加明显。结论:表面粗糙度和亲水性是影响成骨细胞生物学行为的重要因素,粗糙钛表面能显著抑制成骨细胞增殖,促进其分化,亲水性的粗糙钛表面促进成骨细胞分化的作用更加显著。     

导电高分子聚吡咯纯钛表面改性对成骨细胞生长、增殖和功能分化的影响

目的 研究电场刺激下纯钛（Ti）表面聚吡咯（Ppy）涂层对成骨细胞的生长、增殖和功能分化的影响。方法 成骨细胞接种于材料表面，施加100mV阳极电刺激。采用免疫荧光染色、碱性磷酸酶（APL）活性和骨钙素（OC）合成检测法观察成骨细胞在Ppy涂层表面的生长和功能表达。结果 成骨细胞在Ti以及Ti表面聚吡咯涂层的基底上均能良好生长，培养至第7天、14天、21天、28天时，阳极电刺激组（Ti Ppy＋电刺激，Ti 电刺激）的ALP活性以及OC分泌量均明显高于无电刺激组(Ti Ppy,Ti）（P＜0.05）；并且在第7天、14天、21天时，Ti Ppy 电刺激组的ALP活性以及OC分泌量又明显高于Ti＋电刺激组（P＜0.01）。结论 聚吡咯涂层具有良好的生物相容性，并且在阳极电刺激作用下对成骨细胞的增殖和分化有明显的促进作用。     

Effect of microgrooves and fibronectin conjugation on the osteoblast marker gene expression and differentiation

PURPOSE

To determine the effect of fibronectin (FN)-conjugated, microgrooved titanium (Ti) on osteoblast differentiation and gene expression in human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs).

MATERIALS AND METHODS

Photolithography was used to fabricate the microgrooved Ti, and amine functionalization (silanization) was used to immobilize fibronectin on the titanium surfaces. Osteoblast differentiation and osteoblast marker gene expression were analyzed by means of alkaline phosphatase activity assay, extracellular calcium deposition assay, and quantitative real-time PCR.

RESULTS

The conjugation of fibronectin on Ti significantly increased osteoblast differentiation in MSCs compared with non-conjugated Ti substrates. On the extracellular calcium deposition assays of MSCs at 21 days, an approximately two-fold increase in calcium concentration was observed on the etched 60-µm-wide/10-µm-deep microgrooved surface with fibronectin (E60/10FN) compared with the same surface without fibronectin (E60/10), and a more than four-fold increase in calcium concentration was observed on E60/10FN compared with the non-etched control (NE0) and etched control (E0) surfaces. Through a series of analyses to determine the expression of osteoblast marker genes, a significant increase in all the marker genes except type I collagen α1 mRNA was seen with E60/10FN more than with any of the other groups, as compared with NE0.

CONCLUSION

The FN-conjugated, microgrooved Ti substrate can provide an effective surface to promote osteoblast differentiation and osteoblast marker gene expression in MSCs.