钛表面载锌微纳米拓扑结构修饰对成骨细胞行为的影响及其抗菌性能初探

目的制备载锌微纳米拓扑结构修饰的钛表面并探究其对成骨细胞行为的影响及其抗菌性能。方法通过氢氟酸酸蚀、碱热处理、硫酸锌水浴热处理,在纯钛表面制备两种载锌微纳米拓扑结构(15、60 min处理组)。以大颗粒喷砂酸蚀处理(SLA)钛表面为对照组、两种载锌微纳米拓扑结构修饰的钛表面为实验组,观察分析不同钛表面的微形貌和表面元素组成;将MC3T3-E1成骨细胞接种于各组试件表面,研究不同钛表面对成骨细胞行为的影响;将金黄色葡萄球菌接种于各组试件表面,研究不同钛表面的抗菌性能。结果在纯钛表面制备形成两种形貌均一的微纳米网络拓扑结构,均含有微量锌元素。较之SLA钛表面,两种载锌微纳米拓扑结构修饰的钛表面能明显上调MC3T3-E1成骨细胞的粘附铺展、增殖和成骨相关蛋白表达,并具有显著的抗菌性能,15 min处理组性能更优。结论载锌微纳米拓扑结构修饰的钛表面能有效促进成骨细胞的粘附、增殖和分化,且具有良好的抗菌性能。     

钛表面含锶纳米管化对大鼠间充质干细胞成骨分化影响的研究

目的在光滑钛表面构建载锶纳米管样结构,评价其对SD大鼠骨髓干细胞成骨分化的影响。方法采用阳极氧化、水热处理的方式在钛片表面形成纳米管、载锶纳米管样结构,通过扫描电镜、能谱分析检测其微观形貌和元素组成,通过细胞形态、黏附、增殖和基因、蛋白表达检测评价其体外生物学功效。结果氢氟酸溶液阳极氧化、氢氟酸溶液阳极氧化加含锶溶液水热处理可以在钛片表面形成纳米管、载锶纳米管结构,不同的表面形貌会影响细胞的形态、黏附和增殖功能,载锶纳米管能显著提高成骨分化相关基因和蛋白的表达水平(P<0.01)。结论载锶纳米管结构可在体外促进SD大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化,上调其成骨相关基因的表达。     

微米-纳米微结构纯钛表面的细胞及分子生物学研究

目的:研究兼具微米和纳米形貌的纯钛表面微结构对成骨细胞生物学行为的影响。方法:通过电化学方法在纯钛表面形成直径约30-50μm,深度约10-20μm的均匀"碗形凹"样结构,内含直径约8-10μm微米凹和2-4μm的微米孔,以及大量的纳米凹、纳米孔和纳米台阶等微结构。将成骨细胞分别接种于微米-纳米纯钛表面、喷砂加酸蚀表面及机械表面,后两组作为对照,进行体外共同培养。采用MTT法评价细胞在第1d、3d、5d和7d的细胞增殖率;计算细胞在接种1h、2h、6h、12h和24h后的贴壁率;采用场发射扫描电镜观察第1d、3d、5d细胞形态变化,并对第1d、3d、5d和7d时细胞碱性磷酸酶功能活性进行检测。采用RT-PCR方法测定成骨细胞的骨相关基因COLLI、OPN、OCN、RUNX2的表达。结果:成骨细胞在微米-纳米纯钛表面的细胞增殖率、贴壁率、碱性磷酸酶活性检测值均高于对照组,差异有显著性。扫描电镜观察细胞在微米-纳米纯钛表面呈多边形,充分伸展,形成扁宽的伪足牢固附着于微米及纳米微结构表面;喷砂加酸蚀表面主要为梭形;机械表面成骨细胞呈球形及梭形。电解蚀刻表面的骨相关基因COLLI、OPN、OCN、RUNX2表达明显高于喷砂加酸蚀表面及机械表面,差异有显著性。结论:兼具微米-纳米微结构的纯钛表面能促进体外成骨细胞的粘附、伸展、增殖、分化功能及骨相关基因COLLI、OPN、OCN、RUNX2的表达,对表面成骨具有积极的影响。     

纳米氧化钛薄膜对颅成骨细胞黏附、增殖的影响

目的为寻找牙种植体表面修饰的有效方法,本研究旨在探讨纳米氧化钛薄膜对颅骨成骨细胞黏附、增殖的影响。方法采用磁控溅射方法将纳米氧化钛薄膜溅射于抛光钛板上;通过原子力显微镜观测氧化钛薄膜表面形貌及粗糙度,并由图像分析软件测定;表面亲水性由接触角测量计测量;颅骨成骨细胞接种在材料表面,通过荧光显微镜、图像分析等方法体外研究细胞黏附、增殖情况;结果应用SPSS 11.5软件统计分析。结果磁控溅射方法能在抛光钛板表面溅射一层纳米氧化钛薄膜。当纳米氧化钛薄膜表面粗糙度及亲水性处于最适值时,细胞黏附、增殖最好;纳米氧化钛薄膜组细胞增殖显著优于未镀膜组。结论表面粗糙度高及亲水性较好的纳米尺度材料能促进细胞的黏附、增殖;对钛材料表面进行纳米尺度的改性是一种有前景的种植体表面修饰方法。     

纯钛表面塑性变形纳米化对Saos-2细胞生物学行为的影响

目的：研究纳米化纯钛表面对人成骨样细胞黏附、增殖及分化等功能的影响。方法：应用塑性变形技术在纯钛表面制备纳米化结构,根据塑性变形处理时间不同分为3组,即30min组（n=6）、60min组（n=6）和90min组（n=6）,另设未处理纯钛为对照组（n=6）。扫描电镜及激光共聚焦显微镜观察4组钛表面的超微结构;以成骨样细胞系（Saos-2）细胞为对象,应用激光共聚焦显微镜和荧光显微镜进行细胞黏附、细胞骨架蛋白和形态的检测,四唑溴盐（MTT）法检测细胞增殖状况,RT-PCR法检测细胞骨分化相关基因BMP-4的表达,采用SAS6.0软件包对数据进行单因素方差分析。结果：塑性变形60min和90min能在纯钛表面获得良好的表面纳米化结构;纳米化纯钛表面结构显著促进细胞黏附（P〈0.05）,60min组材料的细胞铺展优于其他组,60min组和90min组细胞的BMP-4表达显著高于对照组（P〈0.05）。结论：医用纯钛表面塑性变形产生的纳米结构,能明显提高成骨样细胞在其表面的黏附、铺展等生物学行为的发挥。     

电解蚀刻法处理的钛及钛合金表面的对比研究

目的 通过成骨细胞的体外培养,初步探讨钛及钛合金微-纳米三维形貌对成骨细胞生物学行为的影响。方法采用电解蚀刻法在纯钛及钛合金表面构建出不同尺寸的微-纳米三维形貌,并观察其三维结构表面对成骨细胞黏附、增殖、细胞形态、碱性磷酸酶（ALP）活性的影响。结果在成骨细胞的黏附和增殖方面,纯钛组和钛合金组表面均高于纯钛机械抛光组。纯钛组表面细胞胞体饱满,伸出大量伪足,并可见大量功能颗粒。ALP活性显著高于钛合金和纯钛机械抛光组表面。结论通过电解蚀刻法在纯钛和钛合金表面可形成不同直径和深度的碗形巢样及纳米结构;两个表面即30~50 μm和5~8 μm的表面和光滑表面相比,都明显促进了细胞的附着;30~50 μm的纯钛表面更有利于促进细胞的增殖和分化。     

微纳复合结构钛涂层的制备及其生物相容性研究

目的:在钛表面构建微纳复合结构涂层,并对其表面结构及生物相容性进行初步研究。方法:通过喷砂酸蚀、混合碱热处理的复合工艺,在钛表面构建新型微纳复合涂层,使用扫描电子显微镜(SEM)及X-射线能量分散分光计(EDS)对试件表征进行观察;使用CCK-8试剂盒检测该涂层的细胞毒性;进一步检测该涂层对于前成骨细胞(MC3T3-E1)粘附与增殖活性的影响。结果:钛表面微纳复合结构中,微米孔直径3~5 μm,纳米孔直径100~200 nm;新型涂层表面增加了钠元素和钙元素;体外细胞存活率实验表明该涂层细胞毒性0级;体外细胞粘附实验表明:第1、2 h,细胞粘附活性在喷砂酸蚀处理组(MTi组)及混合碱处理组(NTi组)均明显强于单纯抛光组(STi组),同时NTi组最强。体外细胞增殖实验表明:第1、4、7天MTi组的A值均小于STi组,具有统计学差异。NTi组的A值先是小于,后逐渐大于STi组。结论:相较于单独微米结构钛涂层,微纳复合结构钛涂层具有更接近于自然骨的分级结构以及更优良的生物活性。     

微纳复合结构对成纤维细胞黏附增殖的影响

目的：探讨经不同方法处理后的纯钛表面对成纤维细胞黏附增殖的影响。方法：将36个试件分平均为3组：机械抛光组（A组）;喷砂酸蚀组（B组）;喷砂酸蚀碱热组（C组）,每组均12个试件。通过扫描电子显微镜（SEM）观察分析3组试件表面微观结构和细胞在试件表面的铺展情况,激光共聚焦显微镜（CLSM）检测各试件表面的粗糙度;运用CCK-8试剂盒在450 nm波长下检测各试件对成纤维细胞（ L929）黏附与增殖的吸光度值（ OD值）。结果：A组表面光滑,试件表面成纤维细胞骨架大多呈梭形铺展,伸展较差;B组和C组表面粗糙,且C组表面可见微纳复合结构,试件表面成纤维细胞骨架呈三维空间向铺展,表面黏附成纤维细胞数量明显多于A组和B组。观察第1,3,5 d试件表面细胞增殖情况,可见粗糙表面较光滑表面更利于成纤维细胞的增殖。结论：喷砂酸蚀碱热方法处理后的纯钛表面形成微米-纳米复合孔洞,表面活性好,促进成纤维细胞早期黏附及表面铺展,且不抑制细胞的增殖。     

微/纳米化载锶涂层对骨髓间充质干细胞生物活性影响的研究

目的:评价微/纳米化载锶涂层对骨髓间充质干细胞(BMMSCs)生物活性的影响。方法:将纯钛片分为3组,A组:光滑组(未经任何处理,n=24);B组:氢氟酸(HF)酸蚀组(n=24);C组:HF酸蚀+磁控溅射组(n=27)。SEM观察钛片表面形貌;X射线能谱(EDS)分析其表面元素含量;表面接触角检测钛片表面亲水性;离子释放试验检测C组的锶离子释放情况。在3组钛片表面分别接种BMMSCs,观察BMMSCs早期粘附能力;MTT检测细胞增殖能力;ALP活性评估细胞成骨分化能力。结果:3组钛片经不同方法处理后,B组形成微米级表面形貌;C组形成微/纳米表面形貌,并载入了锶元素,且锶元素可以离子形式释放;B、C组的亲水性、细胞粘附及增殖能力均高于A组,且B组高于C组;C组表面细胞的ALP活性显著高于B组。结论:微/纳米化载锶涂层有助于促进BMMSCs的增殖和成骨分化能力。     

纳米形貌钛种植体对骨质疏松大鼠骨结合的影响

目的:探讨钛种植体表面改性后形成的纳米形貌对骨质疏松大鼠骨结合性能的影响。方法:钛片和钛种植体经碱热和水热反应处理后为纳米结构组,未经表面处理为对照组。采用扫描电镜、能量色散光谱仪、接触角测量仪、蛋白吸附试验分析样品表面形貌、元素组成、亲水性和蛋白吸附能力。将骨质疏松大鼠骨髓间充质干细胞接种至样品表面,通过对细胞肌动蛋白和细胞核染色,观察细胞粘附形态;通过CCK-8法检测细胞增殖活性;通过qRT-PCR法检测细胞ALP、BMP-2、COL-1、OPN和OCN的基因表达。此外,采用双侧卵巢切除术建立大鼠骨质疏松模型,将两组钛种植体植入骨质疏松大鼠股骨髁,通过micro-CT分析种植体在体内骨结合情况。结果:表面改性后钛表面形成了纳米尺度形貌,具有较好的亲水性(P<0.01)和蛋白质吸附能力(P<0.05)。纳米形貌的形成显著促进了细胞粘附,细胞在纳米形貌钛片上展现出更好的增殖活性(P<0.05)。纳米形貌也促进了骨髓间充质干细胞ALP、BMP-2、COL-1、OPN和OCN的基因表达(P<0.01)。表面改性的钛种植体在骨质疏松大鼠体内有更好的种植体-骨接触率(P...