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1、β鈦合金與目前廣泛使用的純鈦及Ti-6Al-4V相比,具有不含Al和V等潛在的毒性元素、彈性模量較低更接近骨組織等優(yōu)點(diǎn)。前期的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其與Ti-6Al-4V具有相似的生物相容性。本實(shí)驗(yàn)采用微弧氧化(micro-arcoxidation,MAO)兩個(gè)不同的電壓對(duì)Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb(TLM)進(jìn)行表面處理,觀察處理前后表面對(duì)成骨細(xì)胞早期行為的影響,并探討其分子機(jī)制。在含有Ca和P的電解液中用兩個(gè)不同的電壓對(duì)TLM進(jìn)行微弧氧
2、化處理,電鏡觀察表面形貌,能譜分析表面化學(xué)成分,并測(cè)量其表面粗糙度及表面能。用體外成骨細(xì)胞培養(yǎng)的方法觀察不同表面對(duì)細(xì)胞黏附、增殖、細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞總蛋白合成和堿性磷酸酶(ALP)活性的影響,用RT-PCR方法檢測(cè)了不同表面成骨細(xì)胞成骨相關(guān)基因的表達(dá)。
結(jié)果如下:
1.微弧氧化處理可在TLM表面形成一層多孔生物活性氧化層,增大其表面粗糙度并提高其表面濕潤(rùn)性和表面能,該效應(yīng)與微弧氧化電壓正相關(guān)。此外,電解液中的Ca和P可以
3、被整合到表面氧化層中且其含量隨著微弧氧化電壓的升高而增加。
2.細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞在微弧氧化表面的早期黏附明顯高于拋光表面。細(xì)胞在微弧氧化表面的早期增殖也明顯高于拋光表面,且細(xì)胞在高電壓微弧氧化表面的增殖優(yōu)于低電壓表面。
3.3d細(xì)胞形態(tài)觀察顯示成骨細(xì)胞在拋光表面呈單層生長(zhǎng),細(xì)胞沿拋光紋路排列并伸出大量絲狀和板狀偽足。在微弧氧化表面,成骨細(xì)胞生長(zhǎng)呈雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),較對(duì)照組表面伸出更多的板狀偽足。微弧氧化表面成骨細(xì)
4、胞的伸展較對(duì)照組好,尤其是高電壓微弧氧化表面。
4.在微弧氧化表面的細(xì)胞7d總蛋白合成高于拋光表面,而ALP活性明顯低于拋光表面。
5.RT-PCR結(jié)果發(fā)現(xiàn)微弧氧化處理對(duì)TLM表面成骨細(xì)胞整合素β1(Itgβ1)、核結(jié)合因子α1(Cbfa1)、骨橋蛋白(OPN)、I型膠原α2鏈(Coll-Iα2)和纖維結(jié)合蛋白(FN)的表達(dá)無(wú)明顯影響;微弧氧化表面成骨細(xì)胞的ALP表達(dá)降低而骨鈣素(OCN)表達(dá)提高;微弧氧化表面成骨細(xì)
5、胞BMP-2和BMP-4的表達(dá)均提高。
結(jié)論:TLM表面經(jīng)微弧氧化處理后形成一層多孔氧化層,其表面粗糙度增加,表面濕潤(rùn)性和表面能提高,電解液中的Ca和P被整合到材料表面,這些效應(yīng)均與微弧氧化電壓有關(guān);微弧氧化處理可以促進(jìn)成骨細(xì)胞在TLM表面的早期黏附、伸展、增殖和總蛋白合成,但抑制其ALP活性,這些作用與微弧氧化改變了TLM的表面特性有關(guān);在本實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)間內(nèi)微弧氧化處理對(duì)TLM表面成骨細(xì)胞的Itgβ1、Cbfa1、OPN、Co
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