仿生活性粗化钛表面的构建与其评价

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1、浙江大学博士学位论文仿生活性粗化钛表面的构建及其评价附：缩略词AES(AngerElectronSpectmoscopy)=俄歇电子能谱AN(Alkali-heat)：碱-热ALP(AlkalinePhosphatase)：碱性磷酸酶BMP(BoneMorphogeneticProtien)：骨形成蛋白CAR(CellAdherenceRate)：细胞贴壁率EDX(EnergyDispersiveX-RayAnalysis)：能量色散X射线分析FN(Fibronectin)：纤维粘连蛋白HA(Hydroxyapat

2、ite)：羟基磷灰石RGD(Arg-Gly-Asp)：精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸SAM(Serf-AssembledMono-Layed：自组装单分子层SBF(SimulatedBodyFluid)：仿生液SEM(ScanningElectronMicroscope)：扫描电镜SIM(SurfaceInducedMineralization)：表面诱导矿化SLA(SandblastingandAcidEtching)：磨砂酸蚀"13('13taniuml：钛VN(Vitronectin)：玻璃粘连蛋白XRD()(-

3、RayDiffraction)：X射线衍射浙江大学博士学位论文仿生活性租化钛表面的构建及其评价仿生活性粗化钛表面的构建及其评价’浙江大学医学院外科学(骨外科学)04春季博士研究生冯彦博导师杨迪生教授中文摘要尽管钛以其良好的机械性能和生物相容性已经广泛应用于If缶床，但近年来有关因其难以实现早期骨结合而导致内固定失效的报道也逐渐增多。研究表明，经过磨砂和酸蚀的粗化钛表面能促进植入体表面成骨并在生物力学实验中表现出更好的骨结合力；而经过碱、热处理后的钛表面早期即能显著增加成骨、实现骨·钛界面的牢固键合。本研究旨在通过钛

4、表面形貌改性和化学改性技术的联合应用，构建具有仿生活性的粗化钛表面，并对其进行初步评价。材料与方法商用纯钛经处理分为如下三组：A组为光滑面纯钛板，B组为磨砂后再行HCI+H2S04双酸酸蚀，C组为进行B组处理的钛板再加以6NNaOH浸泡和600℃加热。三种表面的钛板浸泡仿生液后进行SEM、EDX、XRD和AES等检测分析。用溶血试验、急性毒性试验和体内埋植试验考察了SLA-AH钛板的生物相容性。用MG63成骨样细胞体外培养的方法分别检测了各组的细胞贴壁率、增殖率和碱性磷酸酶活性，并行SEM观察。各组钛板环氧乙烷熏蒸

5、消毒后，植入新西兰大白兔胫骨近段。分别于术后4、8及12周取材，应用拔出试验(Pull．outtest)行生物力学测试各组的拔出强度，所有数据以均数±标准差表示，SPSSll．0统计软件作方差分析。所拔出的钛板随即送SEM检查。于相同时间点，各组动物另取材作带金属内植物的硬组织切片，光镜及电镜观察。结果电镜观察，光滑纯钛表面经磨砂和双酸酸蚀后形成了粗糙表面；碱热处理后，·国家自然科学基金资助项日浙江大学博士学位论文仿生活性粗化钛表面的构建及其评价在其粗糙表面出现不规则微网孔状结构。SLA-AH钛表面在仿生液中培养后

6、，沉积了类骨磷灰石结晶，AES成分-深度分析显示其钙、磷等成分呈梯度变化。SMH浸提液的溶血试验溶血率为0．8％。小鼠全身急性毒性试验阴性。SLA-AH钛板肌肉内埋植试验未见明显炎症反应，并证实其表面在体内也能沉积磷灰石。细胞培养结果显示，与光滑表面或SLA表面相比，SUMH表面的细胞具有更好的扁平贴附性和伸展性，统计分析提示其贴壁率及ALP活性都更高(p<0．05)。生物力学试验结果显示，4、8及12周时，C组的拔出强度较同时间点的B组显著提高p<0．05)，较A组提高则具有非常显著的差异性(p．(0．01)。硬

7、组织切片观察，SUmH钛板在4周时在骨．钛界面即有新骨形成，并且其问是没有纤维间隔的直接结合，而SLA及光滑面纯钛板4周时仅只少许新骨形成并与植入体之间有明显的纤维组织间隔。拉力试验拔出的植入体表面电镜观察，与硬组织切片结果一致。以往的研究结果表明，磨砂结合酸蚀的表面粗化技术可以提高骨．植入体界面的结合强度。但很显然，钛表面和骨的相互作用不单是表面形貌所决定的，其中，比如钛表面的化学成分就起着非常重要的作用。本研究构建的生物活性粗化(S博AH)钛表面的实验结果提示，粗化(SLA)钛表面经碱热处理后能显著提高成骨样细

8、胞的贴附和钛一骨界面结合强度，从而取得良好的生物学效应。本研究还提示，钛表面形貌改性结合化学改性，如本研究所结合的碱热处理，能较单纯的形貌改性更显著有效的促进骨细胞增殖骨组织形成，并提高骨．钛界面的结合强度。结论1．将粗化钛表面进行碱热处理，构建出生物活性粗化钛表面。2．生物活性粗化钛表面在仿生液或体内环境下均可形成梯度磷灰石涂层。3．生物活性粗化钛表面具有