TiO2納米管表面細(xì)胞外基質(zhì)的構(gòu)建及其生物相容性的研究.pdf

1、鈦及其合金具有良好的機(jī)械性能、抗腐蝕性能及生物相容性，作為生物醫(yī)用金屬材料被較廣泛地應(yīng)用于制備植介入器械和人工器官。有研究表明TiO2納米管表面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)細(xì)胞的粘附、增殖并誘導(dǎo)其分化，該結(jié)構(gòu)也能刺激細(xì)胞分泌較多的細(xì)胞外基質(zhì)，表現(xiàn)出優(yōu)良的生物相容性。細(xì)胞自分泌的細(xì)胞外基質(zhì)含有對細(xì)胞粘附、生長、增殖有促進(jìn)作用的多種活性因子，因此將TiO2納米管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與細(xì)胞自分泌的細(xì)胞外基質(zhì)相結(jié)合應(yīng)用于表面改性，能賦予材料表面優(yōu)異的生物學(xué)性能。<

2、br>　　本文運(yùn)用陽極氧化的方法在純鈦表面成功地制備TiO2納米管，通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察TiO2納米管的表面形貌，表明運(yùn)用陽極氧化法能夠制備出大小均一、排列整齊的TiO2納米管，這些納米管垂直于鈦基排列，管徑隨著電壓的增大而增大；X射線衍射(XRD)分析表明經(jīng)過熱處理后的TiO2納米管為銳鈦礦與金紅石的混合晶型；靜態(tài)接觸角結(jié)果顯示TiO2納米管是一種超親水性表面，其接觸角小于10°；細(xì)胞評價(jià)實(shí)驗(yàn)表明本研究制備的TiO2納米管

3、均不利于內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和增殖，但是對人臍動脈平滑肌細(xì)胞的粘附和增殖表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用，其中在管徑為30nm的TiO2納米管表面平滑肌細(xì)胞有最為顯著的促進(jìn)作用。
　　選取孔徑為30nm的TiO2納米管作為構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)的基底材料，采用脫細(xì)胞的方法，在其表面構(gòu)建平滑肌細(xì)胞自分泌的細(xì)胞外基質(zhì)以來實(shí)現(xiàn)對TiO2納米管的進(jìn)一步生物化改性。采用免疫熒光染色的方法觀察脫細(xì)胞前后樣品表面變化，研究表明脫細(xì)胞法能夠?qū)⒓?xì)胞全部脫去，沒有細(xì)胞碎片存在

4、；通過免疫熒光染色研究發(fā)現(xiàn)，脫細(xì)胞后的TiO2納米管表面含有層粘連蛋白、纖維連接蛋白、Ⅳ型膠原成分；采用掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡觀察構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)前后樣品表面的形貌變化，證明細(xì)胞外基質(zhì)是一種交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)狀多孔結(jié)構(gòu)，具有較大的表面粗糙度；傅里葉紅外光譜結(jié)果顯示構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)后的樣品表面均表現(xiàn)出蛋白質(zhì)的特征基團(tuán)酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶基團(tuán)；X光電子能譜儀分析表明構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)后的樣品表面出現(xiàn)了氮元素的結(jié)合能，這可能來源于細(xì)胞外基質(zhì)成分中的蛋白質(zhì)

5、等生物分子；構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)后的純鈦和TiO2納米管表面的水接觸角增加，親水性降低。
　　體外人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞和人臍動脈平滑肌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)后的TiO2納米管表面內(nèi)皮細(xì)胞的粘附與增殖能力得到了提高，顯著優(yōu)于未構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)的TiO2納米管表面和純鈦表面，內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)與體內(nèi)內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)相似。在沉積細(xì)胞外基質(zhì)的TiO2納米管表面，人臍動脈平滑肌細(xì)胞的粘附與增殖與未構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)的TiO2納米管表面基本上相同。這說明在