不同形貌纯钛表面对人脐静脉内皮细胞生物学行为的影响

目的： 以人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cell, HUVECs）为模型细胞,研究纯钛表面的形貌因素对种植体周围成血管效应的可能影响。方法： 构建不同结构形貌的纯钛表面,包括光滑表面、纳米结构表面、微米结构表面以及微米/纳米复合结构表面,检测不同形貌纯钛表面对HUVECs的黏附和增殖能力,检测血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)的分泌能力和HUVECs内钙离子（calcium,Ca2+）的浓度。结果： 不同形貌纯钛材料在扫描电子显微镜下分别具有光滑表面、纳米结构表面、纳米结构表面和微米/纳米复合结构表面。扫描电子显微镜和细胞骨架染色结果显示,在不同形貌纯钛表面孵育24 h后,光滑表面结构组的细胞数目从（18±4）个/视野增加到（42±6）个/视野,纳米结构表面组的细胞数目从（28±6）个/视野增加到（52±10）个/视野,微米结构表面组的细胞数目从(20±4)个/视野增加到（21±6）个/视野,微米/纳米复合结构组表面的细胞数目从(16±4)个/视野增加到(18±6)个/视野,微米结构表面组和微米/纳米复合结构表面组黏附和增殖的细胞数目显著少于光滑表面结构组和纳米结构表面组（P<0.05）。酶联免疫吸附定量研究显示,HUVECs在光滑结构表面、纳米结构表面、微米结构表面以及微米/纳米复合结构表面VEGF分泌量分别为（690±35） ng/L、（560±20） ng/L、（474±43） ng/L、（517±29） ng/L,与光滑结构表面相比,HUVECs在微米结构表面和微米/纳米复合结构表面分泌的VEGF量显著减少（P<0.05）。Ca2+免疫荧光探针检测结果显示,HUVECs细胞内Ca2+在微米结构表面和微米/纳米复合结构表面的表达显著高于在光滑结构表面和纳米结构表面。结论： HUVECs在微米结构表面和微米/纳米复合结构表面的功能受影响可能与在这些表面HUVECs内钙浓度的增加相关,因此,种植体表面的形貌因素可能通过影响内皮细胞的功能,对种植体周围的成血管效应造成影响。     

庆大霉素-壳聚糖纳米涂层钛板的制备及系列研究

目的:制备负载庆大霉素-壳聚糖纳米粒的涂层钛板并对其表面形态?体外释药行为及抗金黄色葡萄球菌的性能进行评价?方法:采用溶剂铸膜(solvent casting)法制备庆大霉素-壳聚糖纳米涂层钛板,扫描电镜观察其表面形态,磷酸盐缓冲液中研究其体外释药行为,将庆大霉素-壳聚糖纳米涂层钛板置于均匀涂有1 × 108 CFU/ml金黄色葡萄球菌的Mueller-Hinton(MH)平板上连续培养直至抑菌环消失,以抑菌环直径为主要观察指标评价其在体外对金黄色葡萄球菌的抑制作用?结果:扫描电镜示庆大霉素-壳聚糖纳米粒较均匀地分布于钛板表面;体外释药行为显示庆大霉素-壳聚糖纳米涂层钛板中庆大霉素的释放可达到14 d,维持在52%左右;体外抑制金黄色葡萄球菌作用可维持9 d,抑菌环最大直径为(3.82 ± 0.03) cm?结论:制备的庆大霉素-壳聚糖纳米涂层钛板表面形态良好,体外释药稳定,对金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用?     

钛表面塑性变形纳米化对MC3T3细胞黏附的影响

 目的 研究纯钛表面塑性变形纳米化后对小鼠成骨细胞株MC3T3细胞黏附等生物学行为的影响。方法 应用塑性变形技术使纯钛表面纳米化,钛板大小10 mm x 10 mm x 1 mm。未处理纯钛为对照组（n=6）,塑性变形纳米化钛板为实验组（n=6）。扫描电镜观察MC3T3细胞在材料表面的黏附形态,荧光显微镜检测细胞黏附的数目,应用激光共聚焦扫描显微镜观察细胞骨架肌动蛋白的特点。结果 扫描电镜下观察表明,MC3T3细胞是以多个大小不等的胞突黏附于纳米化钛板表面,细胞表现良好的伸展形态;荧光显微镜显示,细胞在纳米化钛板表面的黏附能力较表面未处理钛板明显提高（P＜0.05）;激光共聚焦扫描显微镜下观察发现,纳米化钛板表面结构能促进细胞骨架肌动蛋白纤维的充分铺展。结论 纯钛表面塑性变形纳米化后,能明显促进MC3T3细胞在其表面的黏附和铺展,改善了纯钛的生物相容性。     

铬铝钛氮复合涂层对钛瓷结合强度的影响

目的 探讨用磁控溅射涂层作为钛与瓷间的中间层,增强钛／瓷结合强度的可行性。方法 对钛试件表面采用4种不同方法（磨光、磨光后磁控溅射CrTiA1N梯度涂层、喷砂、喷砂后磁控溅射CrTiA1N复合涂层）处理后,测试钛试件表面硬度及涂层厚度,对表面进行Duceratin瓷粉烧结。根据ISO 9693标准,对钛／瓷间的三点弯曲结合强度进行测试,并对钛／瓷结合界面和瓷剥脱面进行SEM／EDS观察与分析。结果 磨光组和喷砂组涂层处理厚度一致．涂层处理可使钛表面硬度显著提高;磨光涂层组钛／Duceratin瓷结合强度显著大于磨光空白组（P〈0．01）,喷砂涂层组钛／瓷结合强度和喷砂空白组无统计学差异（P〉0．05）。喷砂空白组、喷砂涂层组钛／瓷结合强度显著大于磨光涂层组（P〈0．05）。磨光空白组钛瓷界面可见连续且较宽的裂隙;磨光涂层组可见钛瓷结合较好,界面散在不连续的点块状裂隙;喷砂空白组钛瓷界面结合较好,无明显裂隙;喷砂涂层组钛瓷结合良好,钛表面凸凹不平,与瓷相互嵌合。结论 钛表面磁控溅射CrTiAlN梯度涂层在光滑钛表面可有效地提高钛／瓷结合强度,磁控溅射涂层是一种有前景的钛瓷界面中间层。     

粗糙钛表面纳米掺锶羟基磷灰石涂层对 BMSCs成骨分化的影响

目的研究粗糙钛表面纳米掺锶羟基磷灰石涂层对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BM SCs)增殖、成骨分化的影响。方法采用电化学沉积技术在粗糙钛表面沉积薄层纳米掺锶羟基磷灰石、纳米羟基磷灰石,用场发射扫描电子显微镜观察其表征,分析锶元素修饰的纳米羟基磷灰石涂层对大鼠BM SCs增殖、碱性磷酸酶活性、矿化结节形成和成骨相关蛋白骨钙素分泌的影响。结果纳米掺锶羟基磷灰石涂层和纳米羟基磷灰石涂层不影响细胞增殖,与目前临床广泛应用的金属钛种植体粗糙表面一样具有良好的生物相容性。相较于纳米羟基磷灰石涂层和粗糙组,纳米掺锶羟基磷灰石涂层可增强BMSCs碱性磷酸酶活性,促进矿化结节形成,提高细胞骨钙素的分泌。纳米羟基磷灰石涂层亦表现了比粗糙组更好的生物活性。结论应用电化学沉积技术进行纳米掺锶羟基磷灰石涂层的制备,可以促进BMSCs成骨分化、种植体周围新骨早期形成,提高种植体骨组织结合率。     

钛及钛合金种植体表面涂层处理的研究进展

钛及钛合金种植体因其良好的生物相容性被广泛的应用于临床,随着科技的发展其表面的生物活性要求也有了进一步的提高。为了增加其表面的生物活性,促进其与自身形成良好的骨结合,学者们从涂层材料的种类更新、涂层制作、涂层结构发展进行了大量的研究,取得了重大的进展,并在此基础上提高钛及钛合金种植体的表面的生物活性和生物力学性能。     

钛表面碱热处理构建聚多巴胺膜层对细胞黏附的影响

目的：研究碱热处理后多孔钛表面聚多巴胺黏附羟基磷灰石的复合涂层制备及其对大鼠骨髓间充质干细胞增殖、成骨分化能力的影响。评价碱热处理后多孔钛表面聚多巴胺黏附羟基磷灰石复合涂层作为种植体表面改性方法的作用。方法：通过多巴胺的自聚合在碱热处理后的多孔钛表面构建聚多巴胺（PDA）膜层,利用聚多巴胺的黏附性能将纳米级羟基磷灰石颗粒黏附至多孔钛表面,形成多孔钛表面聚多巴胺黏附羟基磷灰石的复合涂层,通过扫描电子显微镜（SEM）分析表面结构特征。分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）,采用SEM观察细胞黏附情况,并利用Cell Counting Kit?8（CCK?8）、碱性磷酸酶（alkaline phosphates,ALP）等检测其增殖、分化能力。结果：该改性方法成功在多孔钛表面形成聚多巴复合涂层。体外细胞实验表明该复合涂层对BMSCs生长无抑制作用,且对其黏附和早期增殖有明显促进作用。结论：碱热处理后多孔钛表面形成的聚多巴胺生物活性复合涂层对BMSCs的黏附和早期增殖有明显的促进作用。     

纯钛表面聚吡咯涂层的生物安全性研究

目的: 评价纯钛表面聚吡咯涂层的生物安全性,为口腔种植体表面改性提供依据. 方法: 分别通过溶血试验、口腔黏膜刺激试验、细胞毒性试验(MTT法)和急性全身毒性试验,初步评价纯钛表面聚吡咯涂层的生物安全性. 结果: 纯钛表面聚吡咯涂层材料无溶血现象,不影响凝血功能;短期全身毒性实验的受试小鼠心、肾、肝的组织切片均未见病理变化;口腔黏膜刺激实验未见异常组织学反应;MTT试验显示L929细胞在涂层浸提液中生长良好,细胞毒性为0级. 结论: 纯钛表面聚吡咯涂层材料具有良好的生物安全性.     

多糖硫酸酯抗凝血涂层应用于高分子医用管路

目的:寻找肝素替代品,作为体外循环管路中的抗凝血活性涂层物质。方法:依据肝素的抗凝血机制,选取了3种天然植物多糖,采用惰性化浓硫酸法对植物多糖进行硫酸酯化处理,并采用共价键结合法将多糖硫酸酯固定于体外循环管路材料表面。对涂层材料表面功能基团和形貌结构进行分析,并对涂层材料表面抗凝血性能进行测试。结果:多糖硫酸酯可以均匀地涂层于管路材料表面,使材料表面APTT明显延长（P<0.05）。结论:通过浓硫酸法对植物多糖进行修饰可以获得多糖硫酸酯,可以应用于管路材料抗凝血涂层,发挥良好的抗凝血作用。     

钛基表面纳米银复合涂层的组织相容性研究

目的探讨钛基表面羟基磷灰石/纳米银(HA/Ag)复合涂层的组织相容性,为进一步临床研究和应用奠定基础。方法应用脉冲电泳方法,根据不同浓度的钙-磷-银电解液,在钛金属表面沉积3种复合涂层材料。按国家和ISO对生物材料相容性的检测标准,检测钛基表面HA/Ag复合涂层的生物相容性。以新西兰兔、昆明小鼠进行热原试验、皮肤刺激试验、急性毒性试验和溶血试验。结果静脉注射材料浸提液后,兔体温升高值<0.6℃。浸提液皮内注射法及划痕法观察72 h,兔局部皮肤无红肿、渗出、溃烂等刺激反应。腹腔注射浸提液后,小鼠未出现异常症状,体质量有增加趋势。3种材料溶血率均低于生物医用材料溶血国际标准(5%)。结论在钛基表面沉积制备的HA/Ag纳米复合材料,具有良好的组织相容性。     

羟基磷灰石涂层加速种植体－骨界面骨融合的形成

以成年杂种犬为实验对象，以未涂层纯钛种植体为对照，用定量组织学方法研究两种羟基磷灰石（ＨＡ１和ＨＡ２）涂层种植体穿骨皮质种植１、３、６个月后，种植体－骨组织界面骨融合形成的情况。结果表明：两种羟基磷灰石涂层种植体均能在种植早期加速界面骨融合的形成，其中ＨＡ２涂层种植体的骨融合指数在各种植程期均高于ＨＡ１涂层和未涂层纯钛种植体，显示出良好的生物活性。     

In vivo study of extracellular matrix coating enhancing fixation of the pedicle screw-bone’s interface

Background  Based on in vivo research on the effect of the coating of the extracellular matrix composition of pedicle screws on the conduction and induction of bone formation in young sheep, the aim of this study was to investigate the application of coated pedicle screws in sheep with scoliosis whose spines are under constant development.
Methods  Four groups of pedicle screws were randomly implanted into bilateral L2–L5 pedicles of 2.5- to 3-month-old sheep. A static experiment was performed on one side and a loading test was performed on the other side by implanting connecting rods at the L2–L3 and L4–L5 segments. The changes in the force on the coated screws and the combination of the surface of the coated screws with the surrounding bone in the growth process of young sheep’s spines with aging were observed. After 3 months, the lumbar vertebrae with the screws were removed and examined by micro-CT, histological, and biomechanical analyses.
Results  Under nonloading conditions, there is bone formation around the surfaces of coated screws. The bone forming on the surface of collagen/chondroitin sulfate/hydroxyapatite coating of pedicle screws is the most, the one of the collagen / chondroitin sulfate coating and hydroxyapatite coating is followed, and no significant difference between the two groups. In terms of the trabecular bone morphology parameters of the region of interest around the surface of the pedicle screws, such as bone mineral content, bone mineral density, tissue mineral content, tissue bone mineral density, bone volume fraction, and connection density, those associated with collagen/chondroitin sulfate/hydroxyapatite coatings are largest and those unassociated with coatings are smallest. Under nonloading conditions, the pullout strength of the collagen/chondroitin sulfate/hydroxyapatite-coated screws was largest, and that of the uncoated screws was minimal (P <0.01). Under loading conditions, the maximum pullout strength of each group of pedicle screws was less than that of the pedicle screws in the nonloading state (P <0.01) with no significant difference between the groups (P >0.05).  
Conclusions  Under nonloading conditions, the coatings of both organic and inorganic components of the extracellular matrix of titanium pedicle screws can conduct or induce bone formation around the surface of the screws. The ability of collagen/chondroitin sulfate/hydroxyapatite coatings to induce bone formation is stronger; under loading conditions, a large amount of connective tissue formed around the surfaces of the screws in each group. No significant differences were found between the groups.

     

金刚石涂膜材料对成骨细胞骨钙素表达的影响

目的:探讨不同种植材料表面成骨细胞的功能状态.方法:用Wistar大鼠颅顶骨建立体外培养成骨细胞模型,将第三代成骨细胞接种到金刚石涂膜(CVD)、羟基磷灰石(HA)、纯钛(Ti)3种种植材料表面,通过反转录聚合酶链式扩增方法测定成骨细胞骨钙素mRNA.结果:CVD表面的成骨细胞骨钙素mRNA表达比HA出现早,Ti表面未见骨钙素mRNA表达.结论:CVD表面骨钙素的早期表达,推测其有成骨功能,适合成骨细胞生长.     

钛种植体表面微弧氧化生物改性的研究

目的:探讨采用微弧氧化技术对钛种植体进行表面生物改性,在提高耐磨性、耐腐蚀性的同时,改善材料的生物活性. 方法:配制适当的电解液,试件经预处理后进行微弧氧化处理. 用扫描电镜(SEM)观察陶瓷膜层的表面形貌及横截面形态,用X射线衍射(XRD)仪和X射线能谱(EDX)分析膜层的成分和元素分布,并观察不同电压对膜层性能的影响. 结果:电镜观察表明微弧氧化处理在纯钛试件表面形成了内层致密、外层多孔得的陶瓷膜. 能谱分析证实陶瓷膜由Ti, Ca, P, O 4种元素组成,Ca, P, O元素主要存在于陶瓷膜层,靠近钛基体处的含量极微. Ca, P元素从外向内含量逐渐减少,成梯度变化. X射线衍射表明陶瓷膜由金红石相的TiO2和锐钛矿相TiO2组成. 随着电压的升高,陶瓷膜表面微孔的孔径变大,陶瓷膜内的Ca, P元素含量亦随之升高. 本研究最终使陶瓷膜内的Ca含量达到16%,Ca/P比约为1.67,与骨组织的Ca/P比非常接近. 结论:通过微弧氧化处理在纯钛试件表面形成了内层致密、外层多孔,含适当钙/磷配比的TiO2陶瓷膜,在提高材料耐磨性、耐腐蚀性的同时,提高了生物活性,因而具有良好的应用前景.     

TiN涂层对牙科钴铬合金耐蚀性能的影响

目的 在模拟口腔环境中,研究氮化钛(TiN)涂层对牙科钴铬(Co-Cr)合金耐蚀性能的影响.方法 选取临床常用的钴铬合金,制作成10 mm×10 mm×3 mm规格的试件,采用电弧离子镀物理气相沉积技术,在试件表面沉积一层2.5μm厚的TiN涂层.将沉积涂层前后的试件分别置于人工唾液中,通过电化学工作站进行极化曲线分析.结果 塔菲尔极化曲线图形显示,钴铬合金表面经TiN涂层后表现出阳极和阴极极化曲线低平,自腐蚀电位向正方向移动,钝化区间变长.观察环行阳极极化曲线图形发现,TiN涂层后无明显滞后面积.结论 TiN涂层可提高钴铬合金的耐蚀性能.     

Cytotoxicity Study of a Novel Implant Material Modified by Microarc Oxidation

Currently, pure titanium (Ti) and Ti alloys have been widely used for dental and orthopedic implants due to their excellent mechanical properties and chemical stability, but they are not bio-active materials and need to be improved by surface treatment[1, 2]. The osseo-integration of titanium implant depends highly on its surface modi-fication. Microarc oxidation (MAO) is a promising method of forming ceramic coating on the surface of valuable metals and their alloys such as Ti, Ti-6Al-4V, …     

颅骨修补材料钛金属表面梯度生物活性涂层的生物相容性研究

目的 评价复合氧化及水热沉淀法制备纯钛表面梯度生物活性涂层材料的生物相容性.方法 分别通过体外细胞相容性实验和动物皮下植入实验综合评估复合氧化及水热沉淀法制备的梯度羟基磷灰石(hydroxyapitate,HA)涂层的生物相容性.结果 体外细胞相容性实验(MTT法)显示,各组材料对L929细胞的生长、增殖、代谢无不良影响.在不同时间点上,羟基磷灰石改性试件表面的光吸收值均比纯钛试件有所增加,在细胞接种后期增加尤为显著,提示羟基磷灰石改性试件的细胞相容性优于其它各组试件.动物皮下植入实验结果显示各组材料30d后,炎性细胞反应程度、囊壁形成情况、周边组织反应均＜Ⅰ级,符合GB/T16886.6-1997医疗器械生物学评价Ⅰ级标准,其中羟基磷灰石组在纤维囊壁成熟方面更优于其它组.结论 复合氧化及水热沉淀法制备纯钛表面梯度生物活性涂层材料具有良好的生物相容性,值得作为颅骨修补材料进一步研究.     

人骨形态发生蛋白-2/人胰岛素样生长因子-1对钛种植体表面细胞的成骨效率的影响

目的 制备人骨形态发生蛋白-2（hBMP-2）/人胰岛素样生长因子-1（hIGF-1）涂层钛（Ti）片,探索其作为牙种植体的功效与机制。方法 将hBMP-2与hIGF-1两个生长因子涂覆到具有光滑表面的Ti上,比较两种生长因子包被的Ti与原始Ti在增强骨形成和骨整合的功效。通过扫描电子显微镜SEM和接触角测量,分别测定金属样品的表面特性。将MG63细胞种植于Ti上,MTT实验检测细胞增殖,茜素红实验检查细胞钙化结节,Elisa实验检测碱性磷酸酶,Western blot实验检测骨钙素与骨调素的表达。结果 SEM检测显示,包被了hBMP-2/hIGF-1的Ti,表面呈雪花辐射样。与原始Ti相比,hBMP-2/Ti、hIGF-1/Ti和hBMP-2/hIGF-1/Ti显示出较低的接触角（P=0.032,0.029,0.028）,样本呈现良好的亲水性。MTT实验结果显示,MG63细胞能在hBMP-2/hIGF-1加持的钛片表面良好生长。茜素红实验显示,hBMP-2/hIGF-1的加持能提高MG63细胞的成骨效率（P<0.05）。Elisa实验显示,hBMP-2/hIGF-1能促进碱性磷酸酶的分泌（P=0.021,0.014）。Western blot 实验显示,hBMP-2/ hIGF-1的加持能诱导骨钙素与骨调素的表达（P<0.05）。结论 以hBMP-2和hIGF-1两种生长因子涂覆的Ti,能提高其表面细胞的成骨效率,可以作为一种种植材料进一步用于牙科实验。