类金刚石/酪蛋白磷酸肽复合薄膜修饰钛合金表面成骨细胞的增殖

背景：钛合金表面沉积类金刚石薄膜可提高其摩擦和抗腐蚀性能,但缺乏生物活性,在其表面接枝生物蛋白分子是一种新的生物化学改性途径。 目的：观察成骨细胞在类金刚石/酪蛋白磷酸肽复合薄膜修饰钛合金表面的增殖与黏附。 方法：采用非平衡磁控溅射和多步组装方法在钛合金表面制备类金刚石/酪蛋白磷酸肽复合薄膜。将对数生长期的成骨细胞悬液接种于类金刚石/酪蛋白磷酸肽复合薄膜修饰的钛合金与纯钛合金试件上。 结果与结论：类金刚石/酪蛋白磷酸肽复合薄膜修饰钛合金组细胞增殖率和黏附数量高于纯钛合金组(P < 0.05)。扫描电镜显示,类金刚石/酪蛋白磷酸肽复合薄膜修饰钛合金组成骨细胞胞体显著增大,表面粗糙,边界模糊不清,细胞呈充分的铺展状态;纯钛合金组成骨细胞胞体光滑,边界线条锐利清晰,伸展不良。表明类金刚石/酪蛋白磷酸肽复合薄膜可促进钛合金表面成骨细胞的增殖与黏附。     

氟处理AZ31B生物可降解镁合金材料的细胞相容性*

背景：镁及镁合金作为新型可降解植入材料,具有优异的生物相容性和综合力学性能,但是由于镁及镁合金较差的耐蚀性能,影响到其在临床上的应用。表面氟化处理的AZ31B镁合金是否具有良好的生物相容性尚不清楚。 目的：以诱导的人骨髓间充质干细胞作为检测细胞,评价不同表面氟处理的镁合金材料的细胞相容性。 方法：以诱导的人骨髓间充质干细胞作为检测细胞,取未经氟处理及不同氟处理时间的镁合金材料浸提液进行体外细胞相容性实验,评价不同氟处理的镁合金AZ31B材料的生物相容性。 结果与结论：经氟处理镁合金AZ31B材料与未经氟处理镁合金AZ31B材料相比能显著提高细胞存活率,细胞毒性分级1级,对细胞生长基本无毒性作用。提示经氟处理镁     

AZ31B镁合金降解后周围微环境对成骨细胞生物活性的影响

目的:模拟AZ31B镁合金在体外降解过程中周围微环境的变化,进一步探讨其降解后对MC3T3成骨细胞增殖和粘附的影响。方法:首先,制备不同时间段的AZ31B镁合金浸提液,对其镁离子浓度及其pH值的变化进行检测。其次,利用制备好的浸提液分别培养MC3T3成骨细胞1、3、5和7 d,测定OD值来观察成骨细胞的增殖变化。然后,采用AZ31B镁合金浸提液分别培养成骨细胞30、60和120 min后,进行细胞核染色,观察成骨细胞粘附情况。结果:当AZ31B镁合金浸提液中镁离子浓度达到45.4~63.6μg/mL时,MC3T3成骨细胞的增殖粘附明显,且在63.6μg/mL左右时能够更好地促进成骨细胞的增殖粘附。结论:培养3 d的AZ31B浸提液最有助于成骨细胞的增殖和粘附。     

人骨髓间充质干细胞检测表面氟化处理镁合金材料的细胞相容性

背景：表面氟化处理的AZ31B镁合金是中科院金属研究所新研制的镁合金,是否具有良好的生物相容性尚不确切。 目的：以人骨髓间充质干细胞作为检测细胞,评价表面氟处理的镁合金材料的细胞相容性。 方法：人骨髓间充质干细胞培养并予以鉴定,将镁合金AZ31B作为对照组,氟处理的镁合金AZ31B材料为实验组。以人骨髓间充质干细胞作为检测细胞,取两组材料浸提液进行体外细胞相容性实验,评价氟处理的镁合金AZ31B材料的生物相容性。 结果与结论：与未经氟处理镁合金AZ31B材料相比,经氟处理镁合金AZ31B材料能显著提高细胞存活率,细胞毒性分级１级,对细胞生长基本无毒性作用。结果表明,经氟处理镁合金AZ31B材料生物相容性优于未经氟处理镁合金AZ31B材料。     

医用新型Mg-Li-Ca合金材料体外生物相容性及生物活性评价

背景:新型Mg-Li-Ca合金是否具有生物相容性和生物活性,目前还未被证实。目的:通过体外实验评价新型医用Mg-Li-Ca合金的组织相容性及生物活性,初步探讨其作为医用植入材料的可行性。方法:分别采用Mg-Li-Ca合金浸提液、纯Mg浸提液、AZ31B合金浸提液与α-MEM培养液培养第3代小鼠胚胎成骨细胞,培养1,3,5 d,采用MTT法检测细胞A值并计算相对增殖率;培养5,7 d,使用碱性磷酸酶试剂盒检测细胞碱性磷酸酶活性。将第3代小鼠胚胎成骨细胞与Mg-Li-Ca合金、纯Mg、AZ31B合金分别共培养于24孔板,培养1 d后扫描电镜观察材料表面黏附及增殖情况。结果与结论:Mg-Li-Ca合金、纯Mg和AZ31合金对成骨细胞的细胞毒性为Ⅰ级,无细胞毒性,且Mg-Li-Ca合金对细胞毒性明显小于纯Mg和AZ31B合金,对成骨细胞生长增殖无显著影响,呈现出良好的生物相容性。Mg-Li-Ca合金和纯Mg对成骨细胞正常合成碱性磷酸酶无影响,具有良好的生物活性;AZ31B对成骨细胞正常合成碱性磷酸酶有显著影响。成骨细胞可在Mg-Li-Ca合金、纯Mg和AZ31合金表面正常黏附生长。表明新型Mg-Li-Ca合金有望成为新型骨科植入材料。     

可降解金属Mg-Nd-Zn-Zr镁合金的降解行为

背景：添加合金元素是改变镁合金微观结构和控制镁合金降解行为的有效方法。 目的：探讨Mg-Nd-Zn-Zr镁合金体内外的降解行为。 方法：①体外静态浸泡实验：在(37.0±0.5) ℃条件下,将Mg-Nd-Zn-Zr镁合金和纯镁各6个样品分别浸入 250 mL模拟体液中,浸泡过程中不搅拌振荡。静态浸泡第3,7,30天后从模拟体液中取出试样,扫描电镜及能谱分析分析Mg-Nd-Zn-Zr镁合金在模拟体液中的降解行为。②体内植入实验：在成年新西兰兔左侧股骨钻孔,实验组植入Mg-Nd-Zn-Zr镁合金,对照组植入钛合金,空白对照组不植入任何内植物。植入后1,2,4,8周,通过X射线观察内植物的位置及降解行为;植入后4,8周,通过扫描电镜观察Mg-Nd-Zn-Zr镁合金表面腐蚀产物,通过元素能谱分析腐蚀产物的成分,并计算材料降解速率。 结果与结论：①Mg-Nd-Zn-Zr镁合金浸泡于模拟体液中不同时间点的降解速率均低于纯镁组;浸泡30 d后,沉积于Mg-Nd-Zn-Zr镁合金表面的腐蚀产物主要是氧、碳、钠、镁、钙、磷和氯,去除腐蚀产物后Mg-Nd-Zn-Zr镁合金和纯镁表面均有腐蚀坑,但Mg-Nd-Zn-Zr镁合金表面腐蚀坑体积更小,分布更均匀,表明Mg-Nd-Zn-Zr镁合金和纯镁存在不同的腐蚀形式。②Mg-Nd-Zn-Zr镁合金植入动物体内后随时间延长逐渐降解,材料表面腐蚀产物及成分类似于体外浸泡实验。     

不同电压对镁合金微弧氧化膜理化性能及生物活性的影响

目的:研究AZ31B镁合金微弧氧化膜的理化性能及生物活性,并对处理电压进行优化分析。方法:以硅酸盐为电解液,采用3组电压对AZ31B镁合金进行微弧氧化处理,采用扫描电镜、电化学工作站及接触角测量仪等对膜层的元素组成、粗糙度、耐腐蚀性、亲水性等进行检测,分析得出较具有生物植入前景的表面形貌所对应的电压条件,进一步研究在该电压下的微弧氧化膜的耐腐蚀性及成骨细胞在其表面的粘附情况。结果:AZ31B镁合金微弧氧化膜表面粗糙多孔,膜层主要由Mg、Si和O元素组成。随着电压的升高,微弧氧化膜层的粗糙度增加。440 V电压所制备的微弧氧化膜层比其他两组具有更好的亲水性及耐腐蚀性,且该条件下所得的膜具有较好的生物活性。结论:微弧氧化处理后的AZ31B镁合金表面理化性能及生物活性良好,且在440 V电压下处理AZ31B所得的微弧氧化膜性能最佳。     

微弧氧化AZ31镁合金的生物相容性

背景：表面改性技术和合金成分的变化都会影响到镁合金的生物特性。 目的：探讨微弧氧化处理AZ31镁合金的生物相容性。 方法：将体外扩增培养的兔第3代骨髓基质细胞接种到未处理AZ31镁合金(镁合金+骨髓基质细胞组)和微弧氧化AZ31镁合金(微弧氧化镁合金+骨髓基质细胞组)材料上,另设骨髓基质细胞组做对照。培养1,3,5,7 d观察细胞形态,细胞生长状况,细胞黏附状况,材料表面状况。 结果与结论：3组细胞形态一致,以梭形为主。镁合金+骨髓基质细胞组中细胞生长状况明显不如微弧氧化镁合金+骨髓基质细胞组和骨髓基质细胞组(P < 0.05)。微弧氧化镁合金+骨髓基质细胞组材料表面有大量的细胞附着,并且生长正常,镁合金+骨髓基质细胞组材料表面没有细胞附着,有明显的裂痕(P < 0.05)。结果证实,微弧氧化处理AZ31镁合金具有良好的生物相容性,有利于细胞的附着和正常生长。     

氟转化涂层镁合金材料与诱导后人骨髓间充质干细胞的相容性*

背景：氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金是中科院金属研究所新研制的镁合金,是否具有良好的生物相容性尚不确切。 目的：以诱导的人骨髓间充质细胞作为检测细胞,评价氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料的细胞相容性。 方法：实验分为镁合金AZ31B组,氟转化涂层的AZ31B镁合金组和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金组。以诱导的人骨髓间充质细胞作为检测细胞,分别取3种材料浸提液进行体外细胞相容性实验。 结果与结论：氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料细胞毒性分级均为1级,镁合金AZ31B材料细胞毒性分级为2级。提示氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料生物相容性优于未经处理镁合金AZ31B材料。     

成骨细胞与镁合金表面硅酸盐-磷酸盐复合涂层的体外相容性

目的 评价成骨细胞在镁合金表面硅酸盐磷酸盐复合涂层上的生长状况,探讨镁合金表面硅酸盐磷酸盐复合涂层与成骨细胞的生物相容性。 方法 用胶原酶消化法分离培养大鼠成骨细胞,并用免疫荧光和茜素红染色法进行鉴定;然后将第4代大鼠的成骨细胞接种于材料表面,用扫描电镜观察成骨细胞在不同表面上黏附形态的变化,同时制备材料浸提液,用浸提液法培养细胞,并通过四甲基偶氮唑盐（MTT）法和碱性磷酸酶（ALP）活性法检测成骨细胞的增殖和分化情况。 结果 将成骨细胞与材料进行复合培养后,扫描电镜下可见,涂层组的成骨细胞生长活力旺盛、形态饱满、分布均匀,而单纯镁合金组未见细胞生长;MTT和ALP活性分析结果显示,硅含量为1%~5%涂层对大鼠成骨细胞的体外生长、增殖和分化的促进作用最佳。 结论 镁合金表面硅酸盐磷酸盐涂层与成骨细胞具有良好的相容性,在体外培养的环境下,有利于细胞的生长、黏附、增殖和分化。     

Loss of mechanical properties in vivo and bone–implant interface strength of AZ31B magnesium alloy screws with Si-containing coating

In this study the loss of mechanical properties and the interface strength of coated AZ31B magnesium alloy (a magnesium–aluminum alloy) screws with surrounding host tissues were investigated and compared with non-coated AZ31B, degradable polymer and biostable titanium alloy screws in a rabbit animal model after 1, 4, 12 and 21 weeks of implantation. The interface strength was evaluated in terms of the extraction torque required to back out the screws. The loss of mechanical properties over time was indicated by one-point bending load loss of the screws after these were extracted at different times. AZ31B samples with a silicon-containing coating had a decreased degradation rate and improved biological properties. The extraction torque of Ti6Al4V, poly-l-lactide (PLLA) and coated AZ31B increased significantly from 1 week to 4 weeks post-implantation, indicating a rapid osteosynthesis process over 3 weeks. The extraction torque of coated AZ31B increased with implantation time, and was higher than that of PLLA after 4 weeks of implantation, equalling that of Ti6Al4V at 12 weeks and was higher at 21 weeks. The bending loads of non-coated AZ31B and PLLA screws degraded sharply after implantation, and that of coated AZ31B degraded more slowly. The biodegradation mechanism, the coating to control the degradation rate and the bioactivity of magnesium alloys influencing the mechanical properties loss over time and bone–implant interface strength are discussed in this study and it is concluded that a suitable degradation rate will result in an improvement in the mechanical performance of magnesium alloys, making them more suitable for clinical application.     

两种钛合金成品表面特性表征及血液相容性的对比研究

目的对两种不同加工工艺生产的钛合金成品(白色和黑色)进行表面特性鉴定,并评价其血液相容性,为选择合适的工艺流程提供理论依据。方法使用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析(energy dispersive spectroscopy,EDS)、原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectrometer,XPS)对两种钛合金的表面结构、表面物理和化学性能进行表征。通过体外纤维蛋白原吸附、血小板黏附与激活、凝血时间的测定等实验,以及植入狗右心房10 d观察血栓形成情况,系统评价两种钛合金的血液相容性。结果白色钛合金表面为粗且深的犁沟,成分为Ti、Al、V,黑色钛合金表面呈孔样层状叠加分布,且成分除了Ti、Al、V外,还有Si、Na、Ca、Fe等杂质。XRD结果显示两种钛合金物相结构均为钛。XPS结果显示两种钛合金表层都形成极薄的TiO_2薄膜,但黑色钛合金形成的TiO_2薄膜略厚于白色钛合金。体外纤维蛋白原吸附、血小板黏附与激活及凝血时间结果均显示两种钛合金血液相容性无明显差异。体内植入实验结果显示两种钛合金表面均形成了血栓,但黑色钛合金有明显异物反应,形成了增生的肉芽组织,且电镜下显示,白色钛合金表面黏附的有形成分少于黑色钛合金。结论结合体内、体外实验,白色钛合金的生物相容性优于黑色钛合金。     

纯钛种植体表面微弧氧化涂层的生物相容性

背景：各种纯钛种植体表面微弧氧化涂层效果不尽相同。 目的：观察3种不同微弧氧化涂层种植体钛片对小鼠成骨细胞的细胞增殖、碱性磷酸酶活性和β1-integrin的基因表达水平的影响。 方法：采用国际常用小鼠成骨细胞系(MC3T3-E1),3种不同涂层钛片作为影响因素,纯钛作为对照,采用MTT法和电镜法观察细胞附着和细胞增殖,PNPP法测定碱性磷酸酶的活性,RT-PCR法检测β1-integrin在小鼠成骨细胞中的表达。 结果与结论：MTT值、碱性磷酸酶值、β1-integrin的基因表达水平和电镜观察均显示含钙、磷、镁、锌元素的二氧化钛涂层钛片生物相容性最好,含钙磷盐的二氧化钛涂层钛片次之,二氧化钛涂层钛片最差。小鼠成骨细胞在其多孔,含有钙、磷、镁、锌元素表面的黏附及增殖最优。     

镁合金支架对成骨细胞功能的影响

BACKGROUND: On the basis of the previous studies, the magnesium alloy is processed into porous scaffolds. OBJECTIVE: To investigate the effect of porous magnesium alloy scaffolds on osteoblast function. METHODS: MC3T3-E1 osteoblastic cell lines were seeded on the porous magnesium alloy scaffold or porous pure magnesium scaffold, respectively. After 6, 12 and 24 hours of incubation, the adhesion ability of osteoblasts on the scaffold was observed by acridine crange staining. At 1, 3 and 5 days after incubation, the proliferation ability of osteoblasts on the scaffold was evaluated by MTT assay; after 21-day incubation, the mineralization of osteoblasts was investigated using calcein staining. RESULTS AND CONCLUSION: The number of osteoblasts adherent to the porous magnesium alloy scaffold was significantly more than that adherent to the porous pure magnesium scaffold after 24-hour incubation (P < 0.05). And the proliferation assay showed that a significantly higher absorbance was observed on the porous magnesium alloy scaffold than that of the porous pure magnesium scaffold after 3 and 5 days of incubation (P < 0.05). Moreover, the number and area of mineralized nodules formed on the the porous magnesium alloy scaffold were greater than those on the porous pure magnesium scaffold after 21-day incubation (P < 0.05). These results show that the porous magnesium alloy scaffold with an excellent bioactivity can promote the adhesion, proliferation and mineralization abilities of osteoblasts.     

壳聚糖-酪蛋白磷酸肽修饰钛合金表面的成骨细胞黏附与增殖

背景：钛合金表面只有吸附某些有机分子才能使生长因子活化,促进细胞增殖,从而激活周围的骨细胞发挥作用。 目的：在钛合金种植体表面制备生物活性涂层,寻找一种有效促进骨整合的方法。 方法：采用多步组装方法在硅烷偶联剂修饰的钛合金表面依次接枝壳聚糖与0,5,10 g/L的酪蛋白磷酸肽,形成生物活性复合涂层,以未修饰的钛合金为对照。将经过不同处理的钛合金与成骨细胞共培养,利用细胞计数法、荧光染色法、MTT比色法评价涂层的生物学性能。 结果与结论：与未修饰的钛合金相比,在壳聚糖上接枝酪蛋白磷酸肽后,钛合金表面成骨细胞的早期黏附与增殖明显提高  (P < 0.05),并且随酪蛋白磷酸肽质量浓度的增大促进作用显著增强(P < 0.05)。说明制备的壳聚糖-酪蛋白磷酸肽复合涂层可以显著提高成骨细胞的功能,增强钛合金的生物学性能,有望成为有效促进骨整合的方法。