Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb表面微弧氧化處理對成骨細胞早期行為的影響.pdf

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。前期的試驗發(fā)現(xiàn)其與Ti-6Al-4V具有相似的生物相容性。本實驗采用微弧氧化(micro-arcoxidation,MAO)兩個不同的電壓對Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb(TLM)進行表面處理，觀察處理前后表面對成骨細胞早期行為的影響，并探討其分子機制。在含有Ca和P的電解液中用兩個不同的電壓對TLM進行微弧氧

2、化處理，電鏡觀察表面形貌，能譜分析表面化學成分，并測量其表面粗糙度及表面能。用體外成骨細胞培養(yǎng)的方法觀察不同表面對細胞黏附、增殖、細胞形態(tài)、細胞總蛋白合成和堿性磷酸酶(ALP)活性的影響，用RT-PCR方法檢測了不同表面成骨細胞成骨相關(guān)基因的表達。
　　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性和表面能，該效應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.細胞培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn)成骨細胞在微弧氧化表面的早期黏附明顯高于拋光表面。細胞在微弧氧化表面的早期增殖也明顯高于拋光表面，且細胞在高電壓微弧氧化表面的增殖優(yōu)于低電壓表面。
　　3.3d細胞形態(tài)觀察顯示成骨細胞在拋光表面呈單層生長，細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，成骨細胞生長呈雙層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，較對照組表面伸出更多的板狀偽足。微弧氧化表面成骨細

4、胞的伸展較對照組好，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TLM表面成骨細胞整合素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)的表達無明顯影響；微弧氧化表面成骨細胞的ALP表達降低而骨鈣素(OCN)表達提高；微弧氧化表面成骨細

5、胞BMP-2和BMP-4的表達均提高。
　　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，這些效應均與微弧氧化電壓有關(guān)；微弧氧化處理可以促進成骨細胞在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)；在本實驗觀察時間內(nèi)微弧氧化處理對TLM表面成骨細胞的Itgβ1、Cbfa1、OPN、Co