微弧氧化处理Ti6Al4V的体外生物相容性研究
本文选题：微弧氧化 + 钛合金 ； 参考：《吉林大学》2017年硕士论文
【摘要】：目的与背景:钛及钛合金应用于医学领域的历史久远,具有良好的机械性能和生物相容性,可植入人体内代替关节、牙齿等硬组织结构。但钛和钛合金表面生物活性较低,骨整合能力较差。微弧氧化(microarc oxidation,MAO)是近年来材料表面改建的热点,是在电化学、热化学、等离子体化学法的共同作用下,在材料表面生成陶瓷膜层并与基底材料冶金结合的方法,工艺相对简单,适合大规模的工业生产。通过微弧氧化法在Ti6Al4V表面直接生成多孔粗糙的生物陶瓷膜,膜层内含有大量羟基磷灰石,具有一定的生物活性。ALP是成骨细胞早期分化的重要的标志性酶,代表成骨分化的开始。SP7是在早期成骨分化过程中起重要作用的调节因子,有诱导干细胞向成骨细胞分化的作用,有调控相关基因转录的作用。SP7能调控COLL-I、OPN等相关的成骨因子。成骨因子COLL-I、OPN、OCN都是与成骨矿化密切相关的因子。COLL-I是骨组织的主要结构蛋白,在诱导骨形成中起作用。OPN是成骨细胞分化的重要标志,OCN是骨形成的关键因素,是成骨细胞成骨的唯一特异化决定因素,其基因调节需在胶原合成的基础上进行,这些因子都与成骨细胞分化密切相关。本研究采用一步微弧氧化法在Ti6Al4V表面生成生物膜层,通过体外细胞实验评价生物相容性、同时观察ALP、SP7、COLL-I、OPN、OCN等因子的表达情况,对膜层的生物活性进行初步评价。实验方法:1.在本研究中,我们采用一步法微弧氧化技术,在Ti6Al4V表面生成含有羟基磷灰石的生物膜层。2.通过扫描电镜检测材料的表面形貌、X射线衍射仪对表面进行晶相分析。3.微弧氧化改建后的表面材料提取浸提液与成骨细胞共同培养,CCK-8实验测定材料的细胞毒性。4.实验组是通过微弧氧化处理的Ti6Al4V,对照两组分别为未处理的Ti6Al4V和喷砂酸蚀处理的Ti6Al4V。三组分别与成骨细胞共同培养,分别测定细胞增殖、ALP活性以及Real-Time PCR法测定SP7、COLL-I、OPN、OCN的m RNA相对表达情况。实验结果:1.表面特征:材料表面呈火山口样结构,膜层表面有一定数量的陶瓷烧结颗粒,这些陶瓷小颗粒主要分布在膜层的小孔内壁上,其中羟基磷灰石是主要成分。2.微弧氧化改建后的表面细胞毒性分级为0级,表示对细胞生长无毒性。3.三组材料的细胞增殖结果表明经微弧氧化处理的Ti6Al4V的细胞增殖率高于其他两组,而未处理的Ti6Al4V表面细胞增殖表现较差;三组材料表面细胞内的ALP结果表明经微弧氧化处理的Ti6Al4V细胞内ALP活性明显高于其他两组,未处理的Ti6Al4V表面细胞内ALP的活性较差;RT-PCR结果表明经微弧氧化处理的Ti6Al4V表面细胞的SP7、COLL-I、OPN、OCN的m RNA相对表达均高于其他两组,而未处理的表面m RNA相对表达量较小。结论:1.本研究采用一步微弧氧化法在Ti6Al4V表面直接生成多孔的生物陶瓷膜,膜层表面为火山口样形貌,主要成份为羟基磷灰石。2.通过微弧氧化法在Ti6Al4V表面生成的陶瓷膜对成骨细胞的生长无毒性作用,符合GB/T 16886.12-2005标准,有良好的生物相容性。3.与未处理的Ti6Al4V、喷砂酸蚀的Ti6Al4V表面相比,微弧氧化处理的Ti6Al4V表面更有利于细胞的黏附、增殖。三种表面的ALP活性检测、Real-Time PCR检测四种成骨相关基因SP7、COLL-I、OPN、OCN的结果提示,通过微弧氧化法在Ti6Al4V表面生成的膜层对成骨细胞分化较好,有相对较好的生物活性。
[Abstract]:In this study , we used one - step micro - arc oxidation to study the biological activity of osteoblasts . The results were as follows : 1 . Surface features : The surface of the material has a crater - like structure , and the surface of the membrane layer has a certain quantity of ceramic sintered particles . The results of the experiment show that the activity of ALP in the surface cells of Al4V treated by micro - arc oxidation is higher than that of the other two groups .
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R783.1
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，本文编号：1747950
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