钛合金表面微粗糙化对成骨细胞黏附及增殖行为的影响
发布时间：2020-06-13 05:22
【摘要】：采用表面机械研磨(SMAT)法对Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn(TLM)钛合金处理15min,而后将处理前后的钛合金样品与成骨细胞共培养1h、24h。采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDX)及激光共聚焦显微镜(CLSM)对处理前后样品表面的结构进行了分析,结果显示SMAT处理不会改变TLM钛合金的物相、晶粒尺度及化学组成,处理前后物相均由单一的β相组成,晶粒尺寸均在10~20μm且没有引入新的杂质元素,但SMAT处理会改变TLM钛合金的表面粗糙度,处理前的样品表面平整,平均粗糙度Ra为(0.2±0.03)μm,而处理后的样品表面坑洼不平,平均粗糙度Ra增至(2.6±0.4)μm。随后的细胞实验结果显示,对比SMAT处理前,成骨细胞在处理后的微粗糙表面铺展得更为充分,增殖得更加迅速。研究表明,SMAT处理可以改善TLM钛合金表面的成骨细胞生长环境,从而为开发出更符合临床应用的钛金属种植体提供新的思路。
【图文】：
析ＳＭＡＴ处理前后两种样品表面的粗糙度，每组设３个平行样品，每个样品上测试３个微区，选区大小为５００μｍ×５００μｍ。２实验结果图１（ａ）和（ｂ）分别为ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品的ＸＲＤ衍射图。ＳＭＡＴ处理前后，两组样品均由单一的纯β－Ｔｉ相组成，并且β相的（１１０）、（２００）及（２１１）３个特征衍射峰的峰型相近，表明ＴＬＭ钛合金在经过ＳＭＡＴ处理１５ｍｉｎ后，表面的晶粒大小及物相组成均没有发生变化。图１ＳＭＡＴ（ａ）处理前及（ｂ）处理后ＴＬＭ钛合金样品的Ｘ射线衍射图Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｔｈｅ（ａ）ｕｎＳＭＡＴｅｄａｎｄ（ｂ）ＳＭＡＴｅｄＴＬＭｓａｍｐｌｅｓ图２（ａ）和（ｂ）分别为ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品表面的金相显微及ＴＥＭ图。由图２（ａ）可以看出，ＵｎＳＭＡＴｅｄ样品由等轴状的晶粒构成，晶粒尺度在１０～２０μｍ。图２（ｂ）显示的是ＳＭＡＴｅｄ样品表层３个晶粒形成的三叉晶界，可以看出样品表面亦是由等轴状的晶粒构成，晶粒尺寸仍为微米级且在１０μｍ以上，右上方插入的选区电子衍射花样证实这些晶粒均为单一的β－Ｔｉ。这与图１的ＸＲＤ衍射结果相吻合，亦证实了ＴＬＭ钛合金在经ＳＭＡＴ处理１５ｍｉｎ后表层的晶粒·１５７钛合金表面微粗糙化对成骨细胞黏附及增殖行为的影响／黄·润等
ｍｐｌｅｓ，ｔｈｅｉｎｓｅｔｓｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｒｉｇｈｔｃｏｒｎｅｒｓａｒｅｔｈｅＥＤＸｓｐｅｃｔｒａｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＳＥＭｉｍａｇｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ图４（ａ）和（ｂ）分别为ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品表面的ＣＬＳＭ图像。未经处理的ＵｎＳＭＡＴｅｄ样品表面平整，借助相连的计算机测得其平均粗糙度Ｒａ为（０．２±０．０３）μｍ，而ＳＭＡＴｅｄ样品表面粗糙不平，测得其平均粗糙度Ｒａ为（２．６±０．４）μｍ。图４ＳＭＡＴ（ａ）处理前及（ｂ）处理后ＴＬＭ钛合金样品表面的激光共聚焦显微图Ｆｉｇ．４ＣＬＳＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅ（ａ）ｕｎＳＭＡＴｅｄａｎｄ（ｂ）ＳＭＡＴｅｄｓｕｒｆａｃｅｓｏｆＴＬＭｓａｍｐｌｅｓ图５（ａ）和（ｂ）分别为ｈＦＯＢｌ．１９成骨细胞在ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品表面直接接触培养１ｈ后的ＳＥＭ图。成骨细胞在ＵｎＳＭＡＴｅｄ样品表面尚没有展开，呈球状，，细胞大小约为１０μｍ；而成骨细胞在ＳＭＡＴｅｄ样品表面已开始展开，呈扁平状，细胞大小为２０～３０μｍ。图５成骨细胞在（ａ）ＳＭＡＴ处理前及（ｂ）处理后的ＴＬＭ钛合金样品表面培养１ｈ后的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．５ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｃｅｌｌｓｃｕｌｔｕｒｅｄｆｏｒ１ｈｏｎ（ａ）ｕｎＳＭＡＴｅｄａｎｄ（ｂ）ＳＭＡＴｅｄｓｕｒｆａｃｅｓｏｆＴＬＭｓａｍｐｌｅｓ图６（ａ）和（ｂ）分别为ｈＦＯＢｌ．１９成骨细胞在ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品表面直接
本文编号：2710718
【图文】：
析ＳＭＡＴ处理前后两种样品表面的粗糙度，每组设３个平行样品，每个样品上测试３个微区，选区大小为５００μｍ×５００μｍ。２实验结果图１（ａ）和（ｂ）分别为ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品的ＸＲＤ衍射图。ＳＭＡＴ处理前后，两组样品均由单一的纯β－Ｔｉ相组成，并且β相的（１１０）、（２００）及（２１１）３个特征衍射峰的峰型相近，表明ＴＬＭ钛合金在经过ＳＭＡＴ处理１５ｍｉｎ后，表面的晶粒大小及物相组成均没有发生变化。图１ＳＭＡＴ（ａ）处理前及（ｂ）处理后ＴＬＭ钛合金样品的Ｘ射线衍射图Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｔｈｅ（ａ）ｕｎＳＭＡＴｅｄａｎｄ（ｂ）ＳＭＡＴｅｄＴＬＭｓａｍｐｌｅｓ图２（ａ）和（ｂ）分别为ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品表面的金相显微及ＴＥＭ图。由图２（ａ）可以看出，ＵｎＳＭＡＴｅｄ样品由等轴状的晶粒构成，晶粒尺度在１０～２０μｍ。图２（ｂ）显示的是ＳＭＡＴｅｄ样品表层３个晶粒形成的三叉晶界，可以看出样品表面亦是由等轴状的晶粒构成，晶粒尺寸仍为微米级且在１０μｍ以上，右上方插入的选区电子衍射花样证实这些晶粒均为单一的β－Ｔｉ。这与图１的ＸＲＤ衍射结果相吻合，亦证实了ＴＬＭ钛合金在经ＳＭＡＴ处理１５ｍｉｎ后表层的晶粒·１５７钛合金表面微粗糙化对成骨细胞黏附及增殖行为的影响／黄·润等
ｍｐｌｅｓ，ｔｈｅｉｎｓｅｔｓｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｒｉｇｈｔｃｏｒｎｅｒｓａｒｅｔｈｅＥＤＸｓｐｅｃｔｒａｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＳＥＭｉｍａｇｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ图４（ａ）和（ｂ）分别为ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品表面的ＣＬＳＭ图像。未经处理的ＵｎＳＭＡＴｅｄ样品表面平整，借助相连的计算机测得其平均粗糙度Ｒａ为（０．２±０．０３）μｍ，而ＳＭＡＴｅｄ样品表面粗糙不平，测得其平均粗糙度Ｒａ为（２．６±０．４）μｍ。图４ＳＭＡＴ（ａ）处理前及（ｂ）处理后ＴＬＭ钛合金样品表面的激光共聚焦显微图Ｆｉｇ．４ＣＬＳＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅ（ａ）ｕｎＳＭＡＴｅｄａｎｄ（ｂ）ＳＭＡＴｅｄｓｕｒｆａｃｅｓｏｆＴＬＭｓａｍｐｌｅｓ图５（ａ）和（ｂ）分别为ｈＦＯＢｌ．１９成骨细胞在ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品表面直接接触培养１ｈ后的ＳＥＭ图。成骨细胞在ＵｎＳＭＡＴｅｄ样品表面尚没有展开，呈球状，，细胞大小约为１０μｍ；而成骨细胞在ＳＭＡＴｅｄ样品表面已开始展开，呈扁平状，细胞大小为２０～３０μｍ。图５成骨细胞在（ａ）ＳＭＡＴ处理前及（ｂ）处理后的ＴＬＭ钛合金样品表面培养１ｈ后的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．５ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｃｅｌｌｓｃｕｌｔｕｒｅｄｆｏｒ１ｈｏｎ（ａ）ｕｎＳＭＡＴｅｄａｎｄ（ｂ）ＳＭＡＴｅｄｓｕｒｆａｃｅｓｏｆＴＬＭｓａｍｐｌｅｓ图６（ａ）和（ｂ）分别为ｈＦＯＢｌ．１９成骨细胞在ＳＭＡＴ处理前后ＴＬＭ样品表面直接
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