微弧氧化技术与钛合金表面成骨细胞增殖及骨向分化能力

文题释义：微弧氧化技术：是金属材料表面处理的一种技术，将金属材料(如，镁、铝、钛等)置于特定电解液中，通过弧光放电过程中瞬时的高温和高压条件产生结合于金属表面的陶瓷膜层，该种方法制备的涂层材料具有高硬度、耐磨的特点。  种植体：是针对于人体自身牙齿缺失而植入上下颌骨内的人工牙根。性能优良的种植体需要同时具备高强度、耐降解、生物相容性好的特性。目前复合材料类如金属表面添加陶瓷涂层材料，具有上述多种材料特性而被临床选择。 背景：采用普通电化学法可在钛及其合金表面制备纳米级羟基磷灰石涂层，但该涂层吸收降解缓慢，需要8-12周的时间。而微弧氧化可在复杂表面形成均匀薄膜，有利于细胞黏附和骨组织长入。 目的：探索微弧氧化羟基磷灰石涂层钛合金对成骨细胞增殖及骨向分化能力的影响。 方法：采用电化学法与微弧氧化法分别制备羟基磷灰石涂层钛合金材料，检测两种材料表面的接触角。将成骨细胞系hFOB1.19接种于两组羟基磷灰石涂层钛合金材料表面，培养48 h时，采用扫描电镜观察细胞在材料上的形态变化；培养1，12，24，48，72 h时，采用MTT法检测细胞增殖；培养1，3，5 d时，比较两组材料表面细胞计数与碱性磷酸活性；培养第5天，采用Western Blotting检测细胞内骨形态发生蛋白2和骨形态发生蛋白4表达。 结果与结论：①微弧氧化组材料表面的接触角小于电化学组[(66.5±2.2)°，(52.8±2.1)°，P=0.001 5)]；②扫描电镜显示，电化学组成骨细胞形态不规则，胞体皱缩不饱满，与材料贴合较差；微弧氧化组细胞充分伸展，形态扁平，与材料贴合紧密；③微弧氧化组12-72 h的细胞增殖快于电化学组(P < 0.05)，培养3，5 d的细胞计数多于电化学组(P < 0.05)；④微弧氧化组培养1，3，5 d的细胞碱性磷酸酶活性高于电化学组(P < 0.05)；⑤微弧氧化组骨形态发生蛋白2和骨形态发生蛋白4表达均高于电化学组(P < 0.05)；⑥结果表明，微弧氧化羟基磷灰石涂层钛合金材料可促进成骨细胞的增殖及骨向分化能力。 ORCID: 0000-0003-2787-4667(王艳玲) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程     

Cementless Bipolar Hemiarthroplasty Using a Micro-Arc Oxidation Coated Stem in Patients with Displaced Femoral Neck Fractures

Femoral stem fixation for displaced femoral neck fractures in osteoporotic patients is an ongoing debate. We evaluated the outcome of 136 cementless bipolar hemiarthroplasty using a Micro-arc oxidation (MAO) coated stem. All patients survived the procedure and were discharged from the hospital. Thirty- and 90-day mortality rates were 0.7% and 2.2%, respectively. Ninety-eight hips were followed for a minimum of 2 years (mean, 44 months) postoperatively. Three stems were revised because of a periprosthetic fracture. Although cortical stress shielding around the stem was observed in 3 hips, there was no loosening or osteolysis. Cementless bipolar hemiarthroplasty using a MAO-coated stem is a useful and safe option to treat displaced femoral neck fractures.     

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。     

微弧氧化电压处理钛表面后对钛瓷结合强度的影响

目的：观察钛试样在微弧氧化处理过程中,电源电压不同,形成的氧化膜对钛瓷结合强度的影响。方法：电解液由去离子水和Na2SiO3溶液组成,占空比和频率为0．04、500Hz,时间3min,电压分别为Ⅰ组300V;Ⅱ组350V;Ⅲ组400V,分别对钛试样表面进行处理,扫描电镜（SEM）观察膜表面形貌;对不同组别试件进行瓷粉烧结,再采用三点弯曲试验测量钛与瓷的结合强度。结果：随电压的升高,钛试件表面形貌变化较大,微孔直径增大,微孔的数量明显减少,表面变得粗糙不平,氧化膜的厚度也随之增加,从5μm增加到10μm;钛与瓷的结合强度随电压增大逐渐降低,但微弧氧化组的结合强度明显高于未行微弧氧化组（P〈0.01）。结论：钛在烤瓷前经微弧氧化处理有利于钛与瓷的结合,且微弧氧化过程中不同处理电压对钛瓷结合强度有影响。     

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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。     

不同微弧氧化处理时间对掺锶羟基磷灰石涂层性状和成骨细胞行为的影响

目的:观察不同微弧氧化处理时间对纯钛表面形成的掺锶羟基磷灰石涂层表面性状以及对成骨细胞附着和细胞形态的影响。方法:将抛光后的医用纯钛用微弧氧化法制备,微弧氧化处理时间分别为5、10、15min,掺锶原子数百分比[Sr/(Sr+Ca)]为14%的涂层,分别采用扫描电镜观察表面形貌,用粗糙度仪和接触角测量仪测量各组涂层表面粗糙度和液体接触角;将各组试件与成骨细胞共同培养,用MTT方法检测培养30、60min和90min时成骨细胞在涂层表面的附着情况,并用扫描电镜观察培养3d后的细胞形态。结果:随着微弧氧化时间的延长,涂层表面形貌越不规则,且粗糙度增加,表面水的接触角变小;与成骨细胞共同培养30min时,3组涂层的细胞附着程度无明显差异(P>0.05),而共同培养60min、90min时,微弧氧化10min和15min组的细胞附着明显高于5min组(P<0.05);共同培养3d后,成骨细胞在3种涂层表面的附着和伸展均良好,与抛光纯钛相比立体感更强,分泌颗粒较多。结论:通过延长微弧氧化时间可以改变涂层表面特性,并能促进细胞在其表面的早期附着和生长。     

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。     

微弧氧化镁合金对巨噬细胞肿瘤坏死因子和白细胞介素6的影响

背景:微弧氧化处理可提高镁合金的抗腐蚀性能,延缓其降解速率.目的:观察微弧氧化处理镁合金对小鼠巨噬细胞肿瘤坏死因子α和白细胞介素6的影响.方法:在小鼠RAW264.7细胞中分别加入镁合金浸提液(对照组)、微弧氧化处理镁合金浸提液(实验组)及RPMI-1640(空白对照组),1 h后加入脂多糖,作用24 h后,收集细胞上清液,检测肿瘤坏死因子α和白细胞介素6水平,MTT法测定脂多糖刺激前后的RAW264.7细胞活性.结果与结论:①脂多糖刺激前的RAW264.7细胞活性:对照组>实验组>空白对照组(P均<0.05).②脂多糖刺激后的 RAW264.7细胞活性:实验组与对照组高于刺激前,但差异无显著性意义;空白对照组明显高于刺激前(P <0.01).3组间RAW264.7细胞活性差异无显著性意义(P >0.05).③脂多糖刺激后RAW264.7细胞白细胞介素6与肿瘤坏死因子α的表达量:对照组白细胞介素6表达量明显高于实验组和空白对照组(P <0.05);3组肿瘤坏死因子α表达量两两之间比较差异无显著性意义(P >0.05).表明微弧氧化处理镁合金对小鼠巨噬细胞活性无明显影响,同时降低了炎性反应.     

Effect of (NH4)2ZrF6, Voltage and Treating Time on Corrosion Resistance of Micro-Arc Oxidation Coatings Applied on ZK61M Magnesium Alloys

The effects of (NH₄)₂ZrF₆ concentration, voltage and treating time on the corrosion resistance of ZK61M magnesium alloy micro-arc oxidation coatings were studied by orthogonal experiments. The SEM result shows that the surface roughness and porosity of MAO coatings increased with (NH₄)₂ZrF₆ concentration, voltage and treating time as a whole, except the porosity decreased with treating time. EDS, XRD and XPS analysis show that (NH₄)₂ZrF₆ was successfully incorporated into coatings by reactive incorporation, coatings are dominantly composed of ZrO₂, MgO, MgF₂ and amorphous phase Mg phosphate. Potentiodynamic polarization was used to evaluate the corrosion property of coatings. When the concentration of (NH₄)₂ZrF₆ is 6 g/L, the voltage is 450 V, and the treating time is 15 min, the coating exhibits the best corrosion resistance which corrosion current density is four magnitudes lower than substrate attributed to the incorporation of ZrO₂ and the deposition of MgF₂ in the micropores.     

纯钛表面应用微弧氧化法制备不同浓度锌涂层对成骨细胞生物学特性影响的研究

[摘要] 目的 研究应用微弧氧化法在纯钛表面制备不同浓度锌涂层对成骨细胞(MG63)生物学特性的影响。方法 在微弧氧化的电解液中加入一定浓度的钙和3种不同浓度的锌来处理纯钛片,制成低、中、高3种不同浓度的锌涂层,以钙不加锌作为对照组。通过扫描电镜、四甲基偶氮唑盐法(MTT)、碱性磷酸酶(AKP)和骨钙素(OC)的检测来分析不同浓度的锌涂层对MG63黏附、增殖和分化的影响。结果 MG63在钙加低锌组表面生长最好,黏附、增殖和分化明显好于其他组,中锌组优于高锌组。结论 应用微弧氧化法处理钛片,低浓度锌的加入可以促进MG63的生长,高浓度锌的加入则抑制MG63的生长。