表面前處理對鎂合金的生物相容性的影響

1、1表面預(yù)處理對鎂合金的生物相容性的影響表面預(yù)處理對鎂合金的生物相容性的影響卡拉洛倫茨、約翰內(nèi)斯克布倫納、菲利普、萊拉加法爾、本法布里表面科學(xué)和腐蝕研究所，材料科學(xué)與工程系，紐倫堡埃爾蘭根大學(xué)，91058埃爾蘭根大學(xué)，德國醫(yī)學(xué)物理與技術(shù)中心，物理學(xué)系，紐倫堡埃爾蘭根大學(xué)，埃爾蘭根，德國于2009年1月29日收到，修訂于2009年3月13日，2009年4月17日接受，2009年5月3日可在線閱讀。摘要這項(xiàng)研究報(bào)告了，在培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，位于細(xì)胞表

2、面的鈍化鎂對人體HeLa細(xì)胞和小鼠成纖維細(xì)胞存活率的影響。表面拋光的商業(yè)純鎂在細(xì)胞培養(yǎng)液中表現(xiàn)出高反應(yīng)性，導(dǎo)致PH值向堿性方向變化，因此，細(xì)胞粘附和生存強(qiáng)烈受阻。鎂表面鈍化可以加強(qiáng)細(xì)胞在1M的NaOH中的存活率。在模擬體液中浸泡培養(yǎng)鎂試樣可以觀察到最好的初始細(xì)胞粘附，這導(dǎo)致了一個(gè)仿生，非晶Ca∕MgP高表面粗糙度層的形成。然而，這表面層僅僅是鈍化鎂和密封表面。隨后，與氫氧化鈉鈍化物相比，鎂的解體將會(huì)導(dǎo)致PH值的增加比較明顯，防止長期細(xì)胞

3、的存活。這些結(jié)果表明，表面鈍化氫氧化鈉和MSBF一起可以改變鎂合金的表面活性，化學(xué)和粗糙度，為細(xì)胞在非生物相容性的鎂合金上存活提供了條件。關(guān)鍵詞：鎂、腐蝕、細(xì)胞培養(yǎng)、鈍化1.簡介鎂及其合金在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中越來越重要，特別是作為一種可生物降解心臟或骨科植入物的材料。生物可吸收鎂植入物可以用來解決一些與長期所使用的金屬植入物相關(guān)的問題，如金屬的植入導(dǎo)致永久性的物理∕機(jī)械性刺激，導(dǎo)致無法適應(yīng)不斷的增長和其它形狀在人體內(nèi)的變化。生物可吸收鎂植入

4、物也可以防止與長期釋放金屬離子和∕或顆粒通過腐蝕或磨損過程相關(guān)的問題。為了可靠的預(yù)測鎂植入物在人體內(nèi)的行為，在人體內(nèi)的腐蝕行為，以及與鎂表面相互作用的生物需要特點(diǎn)。在典型環(huán)境下，已經(jīng)廣泛的研究了商業(yè)鎂合金的腐蝕行為，合金可以有不同的用途，例如：鎂及鎂合金在NaCl2溶液中的電化學(xué)腐蝕行為的一般資料3樣品經(jīng)過表面處理之后，用乙醇清洗，并在空氣中干燥。用發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE掃描電鏡）和能量色散X射線（能譜）來分析表征試樣的形態(tài)和組成。用

5、光測量水滴的接觸角來判定試樣表面的潤濕性。用波長為780nm的激光來確定經(jīng)過不同表面處理的試樣的表面粗糙度。表一在此次研究中用到的模擬體液的成分所有濃度為mmoll1由于在2ml的基本細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)時(shí)鎂溶解，從而導(dǎo)致培養(yǎng)液（溫度為37℃，含5%的CO2和95%的濕度）的PH值發(fā)生變化，用該培養(yǎng)液是為了確保在環(huán)境條件相同的細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中使用。該細(xì)胞培養(yǎng)液中含有作為酸堿指示劑的酚紅，用RGBCCD相機(jī)（佳能）監(jiān)測到該培養(yǎng)液由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色

6、，PH值由7.4變?yōu)?.0。校準(zhǔn)曲線是在PH值為7.4~9.0的范圍內(nèi)確定的。存在鎂樣品的培養(yǎng)液的PH值是通過計(jì)算由紅色到藍(lán)色的色度強(qiáng)度比例得出的。細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的鎂樣品在波長為260nm的紫外光照射下消毒。經(jīng)過不同處理的鎂標(biāo)本放在含5%CO2的空氣氣氛，溫度為37℃，相對濕度為95%的恒溫箱中24小時(shí)后培養(yǎng)人體HeLa細(xì)胞。最低限度的基本培養(yǎng)液是加入10%的胎牛血清（MEMFBS），該培養(yǎng)液作為細(xì)胞培養(yǎng)液使用。大約有100萬個(gè)細(xì)胞放于該

7、培養(yǎng)液中。三個(gè)培養(yǎng)基針對不同的條件使用。在選定的條件下，綠色熒光蛋白肌動(dòng)蛋白使小鼠成纖維細(xì)胞穩(wěn)定轉(zhuǎn)變，通過附加的實(shí)驗(yàn)來研究細(xì)胞附著和蔓延的時(shí)間序列。這兩種細(xì)胞系均是標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞系，并在全世界的許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)使用；在變化的環(huán)境下，它們表現(xiàn)出強(qiáng)勁的生長狀態(tài)，當(dāng)它們從平面基板上生長時(shí)會(huì)有致密單層形成，該平面基板適合細(xì)胞的附著和傳播領(lǐng)域的量化。培養(yǎng)液在恒溫箱內(nèi)24h后，將細(xì)胞放在3%多聚甲醛∕0.3%海衛(wèi)X100的溶液中，將其視為肌動(dòng)蛋白染色的細(xì)胞