纯钛表面不同孔径涂层对骨髓间充质干细胞黏附和成骨分化的影响

发布时间：2020-06-02 23:04

【摘要】：目的本课题利用微弧氧化(MAO)技术在纯钛表面制备出不同孔径涂层,探讨不同孔径涂层对骨髓间充质干细胞(BMSCs)黏附和成骨分化的影响。方法调整MAO时间参数制备出不同孔径微弧氧化涂层。通过SEM、XRD、EDS分别检测涂层的表面形貌、晶相和元素组成。体外SD大鼠BMSCs与不同孔径组的材料共培养,活死细胞染色和EdU细胞增殖实验检测材料生物学活性;采用qRT-PCR和免疫荧光染色检测黏附相关蛋白Integrinβ1的表达;碱性磷酸酶(ALP)和茜素红(ARS)染色以及免疫荧光检测OSX的蛋白表达和qRT-PCR检测成骨相关基因和蛋白的表达。结果利用微弧氧化技术在纯钛表面成功制备了三组不同孔径的涂层。三组涂层的孔径在3-10μm范围内,随着氧化时间的延长,孔径逐渐增大;涂层表面由Ti、O、Ca、P元素组成,材料表面的晶体结构为锐钛矿型TiO_2。活死细胞和EdU增殖实验显示,微弧氧化处理后材料表面具有良好生物学活性。qRT-PCR以及免疫荧光染色检测不同组间整合素β1基因和蛋白的表达,发现微弧氧化组显著促进细胞整合素β1的表达,并且孔径较大组结果更显著。ALP和ARS染色以及半定量和qRT-PCR和免疫荧光染色检测结果显示,成骨相关基因和蛋白在较大孔径组的表达量更高,提示微弧氧化制备的多孔涂层孔径较大组的促细胞成骨分化能力更强。结论微弧氧化制备的多孔涂层有利于BMSCs的黏附和成骨分化,并且孔径在3-10μm范围内,较大的孔径更有利于BMSCs的黏附和成骨分化。本研究对生物医学植入物表面的优化设计具有一定的参考意义。
【图文】：

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涂层的孔径逐渐增大，而微孔数目逐渐减少[19, 22]。此外，据报道，超过 15 分钟的氧化时间会导致裂纹（图1.1），这将影响涂层与基底材料的结合强度[23, 24]。因此，为了制备生物活性更好、结合强度更好的涂料，我们将反应时间限制在 15 分钟内。此外，多孔结构植入体比平坦植入体具有更好的生物相容性[25]，孔径会影响细胞形状、分化和细胞外基质分泌[26, 27]。大小为～10μm 的孔可促进骨诱导蛋白吸附、离子交换、骨样磷灰石形成和成骨细胞黏附、增殖和分化[28]。不幸的

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冰乙酸上海麦克林有限公司丙酮国药集团酒精国药集团2.1.3 制备过程将商业纯钛切成 20mm×20mm×1mm 的钛片，采用 320#、800#、1200# SiC砂纸逐级打磨，在超声振动锅内依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗 5 分钟，室温下干燥备用。在室温下干燥后的去除表面惰性氧化膜的钛片，记为 Ti 组。将 17.6g/L 的一水乙酸钠（CH3CH2OONa·H2O）和 4.74g/L 二水磷酸二氢钠（NaH2PO4·2H2O）逐一加入到去离子水中，，待一水乙酸钠完全溶解后再加入二水磷酸二氢钠，搅拌均匀后用冰乙酸溶解至电解液完全澄清，将澄清后的电解液倒入微弧氧化电解槽（图 2.1A）中。通过 WHD-20 微弧氧化电源触屏电控仪（图 2.1B）设置电参数，电参数分别设置为：电压 400V，频率 50Hz，氧化时间 5 分钟、10 分钟、15 分钟。以钛片为阳极，不锈钢电解槽为阴极进行微弧氧化处理钛片，获得的样品以不同时间分被记为 MAO-1、MAO-2、MAO-3 组。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R783.1

【参考文献】