短肽链修饰的羟基磷灰石涂层改性钛骨表面的实验研究

发布时间：2020-07-02 01:26

【摘要】：钛种植体与骨良好的结合是口腔种植技术成功的保证,种植体表面处理是影响骨结合的重要因素。研究表明,具有表面多孔结构的钛种植体,不仅可以利于细胞外间质中蛋白的附着,利于细胞的粘附生长,还可以减少种植体与骨组织之间的弹性模量差异,提高种植成功率。钛骨TixOs(?)(Leader-Novaxa,Milan,Italy)是商品化的,利用激光金属直接成型技术制造的多孔表面种植体。它的弹性模量与牙槽骨非常接近,并且很好的模拟了牙槽骨网状结构形态;表面有200-400 μm,约70-90%互联相同的多孔结构,另外还有突起的钛球增加粗糙度,可诱导成骨细胞渗入200微米厚的表层,为新骨生长提供空间,增加了骨-种植体的机械结合,保证了种植体在牙槽骨中的稳固。研究表明,TixOs(?)取得了很好的临床效果。但是,TixOs(?)同传统钛种植体一样,植入初期缺乏生物活性及骨诱导活性。在本论文中,我们利用脉冲激光沉积技术(PLD)在TixOs(?)表面沉积了羟基磷灰石(HA)涂层,改善了钛骨的生物活性。利用BMP-2促成骨核心区段P20的成骨效能提高了 TixOs(?)的促成骨活性;利用(Glu)6的骨靶向性,起到缓释P20的作用,提高其利用度;利用RGD有效促进细胞粘附的作用,提高P20的促成骨效率。通过短肽合成技术将三种短肽连接成一条具有新颖功能的智能生物信号肽链,并将其吸附在HA涂层上,构成新型复合种植体材料TixOs(?)-HA-(Glu)6-P20-RGD。选择小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)为实验对象,证明了新构成的复合种植体相比于TixOs(?),表现出更好的促成骨效能。具体研究内容如下:一、TixOs(?)表面制备稳定的、结晶度高的HA涂层。我们采用PLD技术在多孔的TixOs(?)表面制备HA涂层。改变PLD的输出能量、脉冲数的制备条件,通过扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)系统观察HA膜沉积在TixOs(?)表面的形态,通过能量色散X射线光谱(EDS)半定量涂层的成份与结晶度,对比得出在TixOs(?)上最佳的沉积涂层的条件,即在激光脉冲为20K、输出能量为300mJ的条件下可制备出Ca/P原子比为1.68(接近靶材HA薄膜的1.65),且表面均匀致密的涂层。在最佳条件下制备涂层,通过SEM评估涂层的厚度大概为135nm,通过X射线光电子能谱(XPS)进一步验证涂层的化学组成,得到OH-/PO43-比率与起始材料的非常接近。通过EDS-mapping显示涂层均匀分布在TixOs(?)表面。通过在模拟体液中的浸泡实验,证明了涂层的良好稳定性。通过CCK-8的方法检测了 TixOs(?)-HA无细胞毒性,同样用CCK-8的方法测细胞增值率,表明TixOs(?)-HA 比TixOs(?)具有更好的生物活性。研究表明我们采用PLD技术,在TixOs(?)表面可以制备出分布均匀,化学成分计量比与纳米级HA靶材一致,结晶度高,组织致密,与基底结合良好的HA涂层;制备出的TixOs(?)-HA比TixOs(?)具有更好的生物活性。二、智能生物信号肽链(Glu)6-P20-RGD的合成和生物活性评价。我们利用短肽合成技术合成 P20、(Glu)6-P20、(Glu)6-RGD、(Glu)6-P20-RGD 四种多肽,其中目标肽为(Glu)6-P20-RGD,以1平方厘米光滑Ti-HA为载体,探讨目标肽中各活性区段肽的功能,及(Glu)6-P20-RGD对前成骨细胞生物行为影响。以1平方厘米的平滑钛片(Ti)-HA为载体,分别吸附P20、(Glu)6-P20、(Glu)6-RGD、(Glu)6-P20-RGD四种多肽,利用BCA法对不同时间点及不同浓度多肽的吸附率进行测试,结果表明含有(Glu)6的多肽具有良好的骨靶向性,并且每平方厘米Ti-HA的最佳吸附短肽条件为60 μg/mL和60 min,通过面积换算得到TixOs(?)-HA的最佳吸附短肽条件为90μg/mL和60 min;通过3D光学显微镜观察MC3T3-E1小鼠前成骨细胞在四种Ti-HA-多肽表面上的形态,CCK-8法检测细胞粘附率及相对增值率,得出RGD可以增加多肽对MC3T3-E1的粘附率;通过对碱性a愃崦

本文编号：2737552