评价Ti-6Al-7Nb合金的细胞相容性及其组织相容性

目的:评价Ti-6Al-7Nb合金的细胞相容性和组织相容性。方法:实验于2006-05/10在解放军第四军医大学口腔生物学实验室完成。实验分组:①细胞毒性试验:按照GB/T16886.5-2003《医疗器械生物学评价》体外细胞毒性的试验方法进行。分为5组:Ti-6Al-7Nb合金组、Ti-6Al-4V合金组、纯钛组、纯铅组、空白对照组。将对数生长期的L-929细胞用胰蛋白酶消化后制备成浓度为1×107L-1的细胞悬液,接种于培养板,待细胞贴壁生长后弃去原培养液。磷酸盐缓冲液冲洗后分别加入4种金属材料的浸提液和空白对照组的DMEM培养液。培养1,3,5,7d在倒置相差显微镜下观察细胞形态。每孔加入MTT后继续培养,抽出浸提液,磷酸盐缓冲液冲洗后加入二甲基亚砜,在490nm波长下用酶联免疫检测仪上测定吸光度值(A值),计算细胞相对增殖率,相对增殖率=(实验组A值/空白对照组A值)×100%。相对增殖率为≥100%,80%￣99%,50%￣79%,30%￣49%,0￣29%时细胞毒性分别为0,1,2,3,4级。②急性溶血性试验:抽取新西兰兔血10mL,制成新鲜抗凝稀释兔血。将Ti-6Al-7Nb合金、Ti-6Al-4V合金各5g浸泡入10mL生理盐水的试管。阳性对照组及阴性对照组分别为10mL的蒸馏水及生理盐水。每个试管中加0.2mL稀释兔血,离心后取上清液,用分光光度计在波长为545nm波长下测吸光度值,计算溶血率,溶血率=(Dt-Dnc)/(Dpc-Dnc)×100%。Dt,Dnc,Dpc分别代表Ti-6Al-7Nb合金组或Ti-6Al-4V合金组、阴性对照组、阳性对照组的A值。③短期皮下埋植试验:在10只新西兰大白兔皮下至肌肉间制备皮囊植入材料。囊底至切口>10mm,两皮囊间相隔>10mm,使植入材料相互之间不接触。每只兔植入4种金属材料各1个。于术后1,4,12周麻醉后处死动物各3只,取材料周围组织行苏木精-伊红染色,观察炎性细胞数量及种类,使用电子测量尺Version1.0测量纤维包膜厚度。参照GB/T16175-1996中的评价标准确定组织反应程度,其反应程度主要通过试验区组织中炎性细胞数量及种类变化,纤维包膜形成与否及厚度变化评价。结果:①细胞毒性评价:3种钛金属材料浸泡7d时L-929细胞形态正常,生长近汇合,排列密集规则;纯铅组可见大量细胞死亡。浸泡7d时Ti-6Al-7Nb、Ti-6Al-4V、纯钛、纯铅相对增殖率分别为100%,97%,101%,9%。经过评价,Ti-6Al-7Nb合金和纯钛的细胞毒性为0级,Ti-6Al-4V合金为1级,纯铅为4级。②细胞相容性评价:Ti-6Al-7Nb合金组、Ti-6Al-4V合金组溶血率分别0.95%,1.08%,低于国家标准规定的5%界限,无明显的急性溶血性。③组织相容性评价:肉眼可见材料被纤维包膜包裹,3组钛金属周围包膜透明且较薄,纯铅组包膜较厚呈半透明乳白色。术后12周时3种钛金属材料周围炎性细胞密度较低,包膜致密且进一步变薄。纯铅组炎性细胞数量及包膜厚度均较3种钛金属为高,组织反应较重。Ti-6Al-7Nb合金和纯钛炎性细胞/组织反应程度均为Ⅰ级,Ti-6Al-4V合金分别为Ⅰ、Ⅱ级,纯铅分别为Ⅱ、Ⅲ级。结论:Ti-6Al-7Nb合金具有良好的细胞相容性和组织相容性,是一种理想的生物医用钛合金。

Cell compatibility and biocompatibility of Ti-6Al-7Nb alloy