Ti6Al4V生物材料表面粗糙度對(duì)成骨細(xì)胞黏附的影響機(jī)制研究.pdf

1、Ti-6Al-4V合金作為生物材料在骨科領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其作為人工關(guān)節(jié)假體等骨科植入物，必須實(shí)現(xiàn)植入體與軟硬組織界面產(chǎn)生良好的界面結(jié)合（機(jī)械鎖合、生物鎖合、骨整合）才能發(fā)揮作用，這就要求其具有良好的生物相容性。鈦系生物材料的生物相容性，不僅與材料表面的物理和化學(xué)性能有關(guān)，還與材料表面形貌密切相關(guān)。近年來，生物材料的表面微觀形貌是研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。很多研究都證實(shí)材料表面圖案化及表面粗糙程度是影響細(xì)胞生物學(xué)行為的重要因素。但這些研究

2、沒有深入地闡述不同表面粗糙度對(duì)細(xì)胞生物學(xué)行為的影響。因此，深入研究表面粗糙度對(duì)成骨細(xì)胞黏附、增殖及分化的影響，能夠優(yōu)化鈦系生物醫(yī)用植入體的表面形貌，為鈦系生物醫(yī)用材料表面細(xì)胞吸附和鈦合金的表面圖案化技術(shù)提供理論依據(jù)。
　　本文討論了細(xì)胞在材料表面黏附的機(jī)理，粗糙度影響細(xì)胞黏附和增殖的數(shù)學(xué)模型。細(xì)胞—表面相互作用，其實(shí)質(zhì)是指細(xì)胞和表面結(jié)合蛋白（或其他生物分子）的相互作用，整合素是介導(dǎo)細(xì)胞與底物黏附的主要膜蛋白家族。
　　利用拋

3、光的方法加工Ti-6Al-4V表面，并利用激光共聚焦顯微鏡對(duì)其進(jìn)行粗糙度的測(cè)量和形貌觀察，得到鈦片表面粗糙度范圍在0.3μm-1.8μm，且其表面為有一定規(guī)律的溝槽結(jié)構(gòu)。
　　將MC3T3小鼠成骨細(xì)胞進(jìn)行解凍和傳代培養(yǎng)；進(jìn)行細(xì)胞接種實(shí)驗(yàn)，分別運(yùn)用MTT法和細(xì)胞計(jì)數(shù)法進(jìn)行細(xì)胞黏附實(shí)驗(yàn)和增殖實(shí)驗(yàn)，比較不同表面粗糙度對(duì)成骨細(xì)胞黏附和增殖影響；利用SPSS13.0，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明表面粗糙度在0.5μm-1.0μ

4、m范圍內(nèi)的鈦片具有較好的生物相容性，較粗糙和較光滑的表面將影響成骨細(xì)胞的生物學(xué)行為；而表面粗糙度在0.9μm-1.0μm內(nèi)，最適于成骨細(xì)胞黏附和增殖。
　　利用掃描電鏡、激光共聚焦顯微鏡和超景深顯微鏡觀察不同黏附時(shí)間和不同表面粗糙度鈦片上成骨細(xì)胞形態(tài)；并與熒光顯微鏡觀察的空白組細(xì)胞形態(tài)進(jìn)行比較。研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞黏附初期，成骨細(xì)胞呈長(zhǎng)梭形和多邊形，絲狀偽足豐富且近似垂直于胞體；鈦片表面的溝槽對(duì)其產(chǎn)生了接觸誘導(dǎo)；隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，細(xì)