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纯钛植入体表面微纳通透性调控骨整合研究

刘剑楠  
【摘要】:研究目的本文重点研究纯钛植入体表面微纳分级通透性结构的获取及对骨整合的影响和调控机理。优化纯钛表面微纳分级通透性结构的制备方法,运用材料学方法对该结构的理化性质进行综合评价。探究微纳分级通透性结构对成骨细胞的生物学作用及机制。研究内容和方法1.通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、能谱分析仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)、接触角测定、MTT探讨不同喷丸、酸蚀、水热法形成的表面形貌的特征,优化表面改性方法。2.通过喷丸、酸蚀、水热法的复合工艺获得具有微纳分级通透性结构的纯钛表面,通过SEM、EDS、表面轮廓仪、接触角测定对微纳分级通透性表面的形貌、元素成分、孔径分布、粗糙度及亲水性进行分析评价。3.通过MTT、SEM、碱性磷酸酶(ALP)活性、real-time PCR检测光滑钛表面(Control)、微纳分级钛表面(SLA)和微纳分级通透性钛表面(SLA+HT)对成骨细胞增殖、铺展及成骨分化的影响;通过蛋白印记法检测不同改性的钛表面对成骨细胞丝裂原激活蛋白激酶通路(Mitogen-activataed protein kinases,MAPK)激活的影响。研究结果1.表面改性方法的优化:喷丸:直径400μm Si O_2颗粒喷丸形成的表面形貌更为规则,微纳分级结构更为明显,亲水性更高,更有利于成骨细胞的增殖和铺展。酸蚀:HCl+H_2SO_4双酸酸蚀的表面形貌更为规则有序,且无有害元素的残留。水热法:4 mol/L的Na OH水热4 h能在保留微纳分级结构的前提下,形成具有一定强度的通透性结构。2.微纳分级通透性结构的钛表面分级结构最为明显,表面孔径分布均匀离散,具有最大的粗糙度及超亲水性。3.微纳分级通透性结构的钛表面能显著促进成骨细胞黏附、铺展、ALP活性和成骨相关基因的表达,激活p38/MAPK信号通路。结论1.喷丸、酸蚀及水热法的复合工艺能形成具有微纳分级的通透性表面,该结构具有分级明显、均匀规则、粗糙度适当、通透性及超亲水性的优点。2.微纳分级通透性的钛表面能在维持成骨细胞增殖能力的基础上,通过激活p38/MAPK信号通路,增强成骨细胞黏附、铺展及成骨分化。


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