TiO 2 和SiO 2 表面生物学性能评价
发布时间：2021-09-07 17:38
生物材料表面特性是影响与细胞相互作用的关键。由于氧化物的氧原子始终处在最外层,氧化物材料表面特性本质上是由其表面氧原子状态所决定的。本研究通过TiO2微纳米结构来构建不同氧原子排列表面,借玻璃态和单晶SiO2产生不同氧原子排列的宏观表面,以氧化物表面氧原子状态为材料学的主要考量,从表面磷酸钙（CaP）矿化、蛋白质吸附状态、与细胞[间充质干细胞（MSCs）和巨噬细胞（RAW 264.7）]相互作用等方面,系统地开展了表面不同氧原子状态对成骨性能及免疫响应的作用规律和机制的研究。主要取得以下方面的研究成果:1.微纳米结构TiO2表面对成骨性能的影响采用水热法制备表面暴露{001}和{101}晶面的锐钛矿相TiO2微米多面体。当模拟环境中不含胎牛血清（FBS）时,CaP沉积物在多面体的各个表面均匀覆盖,表面矿化行为无差异性出现。加入FBS后多面体表面出现差异性矿化行为,CaP均匀覆盖{101}晶面,而{001}晶面上仅有少量出现。这主要是不同晶面上FBS吸附行为不同,导致了后续矿化差异性的出现。MSCs培...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
目前医用骨植入物的应用概述[4]
第一章绪论3图1.2基于骨组织的微观结构和微观组成[8]Fig.1.2Microstructureandmicrocompositionbasedbonetissue.[8]机体免疫系统、骨组织和植入材料三者之间的相互作用，是骨生物材料在骨整合进程中涉及到的主要内容。当生物材料植入后，体内细胞与材料之间的相互作用以及细胞良好的响应性，是植入成功的关键。体内细胞和组织的生物功能除了会受到各类生化因子（生长因子等）的调控外[9,10]，生物材料的理化特性也会从不同层面影响细胞和组织的生理功能[11]。研究人员进而提出“材料生物学”的概念，用以强调生物材料特性对组织微环境的调控，提升植入体与组织间的响应效果[12]。这类研究注重材料化学物理特性对不同层面生物学功能的影响规律和相关作用机制，提升对细胞的募集和分化，构建起有利于组织修复的微环境，从而加速细胞的增殖和分化，促进组织修复和整合。综上所述，深入了解骨组织结构和骨组织生成进程，对于指导骨植入材料的设计和提高植入体表面的骨整合能力，具有较为重要的意义。1.2.1骨整合进程骨组织的愈合与其他组织不同，其过程是通过新骨的生成来实现的。骨植入体的移植和愈合，被定义为其与受体组织之间形成的新骨的包络和交错结合过程[13]。这个过程是由多个步骤依次串联组成：最初阶段，骨植入体会引起机体免疫反应而导致炎症细胞的积累。然后，宿主体内的间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)会向植入部位转移，并随后发生一系列分化行为，在新骨形成的过程中起到重要的作用[14,15]。
浙江大学博士学位论文4图1.3生物材料植入机体后引起的免疫反应[16]Fig.1.3Immuneresponsefollowingbiologicallyinertbiomaterialimplantation.[16]当骨植入体进入机体后，宿主的免疫反应总是优先发生的，如图1.3所示，是决定植入体长期发挥作用的重要因素，关系到应用效果的好坏。免疫反应的发生主要由于生物材料植入时的创伤，以及机体对外来物的排斥作用。材料植入机体后，数秒内血液和组织液中的蛋白就会吸附在其表面，这促使免疫相关细胞（单核细胞和巨噬细胞）在表面的浸润和粘附。这些细胞活化并释放能够将组织修复细胞（如成纤维细胞，间充质干细胞等）募集到炎症部位的细胞因子和趋化因子，进而促成免疫反应的发生[17,18]。随着对骨整合研究的逐渐深入，科学家们意识到巨噬细胞在宿主对植入体响应中发挥着关键的作用。在植入体周围，成纤维细胞、干细胞等受到在材料表面黏附的巨噬细胞分泌细胞因子的募集作用，其增殖、迁移和分化等细胞行为受到细胞因子的调控，是骨再生的最初步骤[19,20]。其中，MSCs在植入体的骨整合进程中起到关键的作用，其转移并黏附在植入体表面，受到多种多样的骨诱导因素调控而逐步发生分化行为，产生软骨细胞和成骨细胞，促进骨组织的再生。骨移植体与骨组织间出现血管和组织再生，成骨细胞开始在植入体表面分泌新的细胞外基质，逐渐矿化形成新骨，完成与植入体表面的骨整合过程[21,22]，如图1.4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]两种晶型二氧化钛对神经细胞生长的影响[J]. 詹敏晶,李刚,魏强,崔华雷,林凌. 膜科学与技术. 2009(06)
[2]不同晶型氧化铝对肺巨噬细胞表面形态的影响[J]. 陈莉,富博,赵秀清,章吉芳,杨美玉. 中华劳动卫生职业病杂志. 1991(02)
本文编号：3389968
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
目前医用骨植入物的应用概述[4]
第一章绪论3图1.2基于骨组织的微观结构和微观组成[8]Fig.1.2Microstructureandmicrocompositionbasedbonetissue.[8]机体免疫系统、骨组织和植入材料三者之间的相互作用，是骨生物材料在骨整合进程中涉及到的主要内容。当生物材料植入后，体内细胞与材料之间的相互作用以及细胞良好的响应性，是植入成功的关键。体内细胞和组织的生物功能除了会受到各类生化因子（生长因子等）的调控外[9,10]，生物材料的理化特性也会从不同层面影响细胞和组织的生理功能[11]。研究人员进而提出“材料生物学”的概念，用以强调生物材料特性对组织微环境的调控，提升植入体与组织间的响应效果[12]。这类研究注重材料化学物理特性对不同层面生物学功能的影响规律和相关作用机制，提升对细胞的募集和分化，构建起有利于组织修复的微环境，从而加速细胞的增殖和分化，促进组织修复和整合。综上所述，深入了解骨组织结构和骨组织生成进程，对于指导骨植入材料的设计和提高植入体表面的骨整合能力，具有较为重要的意义。1.2.1骨整合进程骨组织的愈合与其他组织不同，其过程是通过新骨的生成来实现的。骨植入体的移植和愈合，被定义为其与受体组织之间形成的新骨的包络和交错结合过程[13]。这个过程是由多个步骤依次串联组成：最初阶段，骨植入体会引起机体免疫反应而导致炎症细胞的积累。然后，宿主体内的间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)会向植入部位转移，并随后发生一系列分化行为，在新骨形成的过程中起到重要的作用[14,15]。
浙江大学博士学位论文4图1.3生物材料植入机体后引起的免疫反应[16]Fig.1.3Immuneresponsefollowingbiologicallyinertbiomaterialimplantation.[16]当骨植入体进入机体后，宿主的免疫反应总是优先发生的，如图1.3所示，是决定植入体长期发挥作用的重要因素，关系到应用效果的好坏。免疫反应的发生主要由于生物材料植入时的创伤，以及机体对外来物的排斥作用。材料植入机体后，数秒内血液和组织液中的蛋白就会吸附在其表面，这促使免疫相关细胞（单核细胞和巨噬细胞）在表面的浸润和粘附。这些细胞活化并释放能够将组织修复细胞（如成纤维细胞，间充质干细胞等）募集到炎症部位的细胞因子和趋化因子，进而促成免疫反应的发生[17,18]。随着对骨整合研究的逐渐深入，科学家们意识到巨噬细胞在宿主对植入体响应中发挥着关键的作用。在植入体周围，成纤维细胞、干细胞等受到在材料表面黏附的巨噬细胞分泌细胞因子的募集作用，其增殖、迁移和分化等细胞行为受到细胞因子的调控，是骨再生的最初步骤[19,20]。其中，MSCs在植入体的骨整合进程中起到关键的作用，其转移并黏附在植入体表面，受到多种多样的骨诱导因素调控而逐步发生分化行为，产生软骨细胞和成骨细胞，促进骨组织的再生。骨移植体与骨组织间出现血管和组织再生，成骨细胞开始在植入体表面分泌新的细胞外基质，逐渐矿化形成新骨，完成与植入体表面的骨整合过程[21,22]，如图1.4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]两种晶型二氧化钛对神经细胞生长的影响[J]. 詹敏晶,李刚,魏强,崔华雷,林凌. 膜科学与技术. 2009(06)
[2]不同晶型氧化铝对肺巨噬细胞表面形态的影响[J]. 陈莉,富博,赵秀清,章吉芳,杨美玉. 中华劳动卫生职业病杂志. 1991(02)
本文编号：3389968
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/yxlbs/3389968.html
