钛合金表面仿生多层结构对成骨细胞分化的影响

发布时间：2017-05-20 12:03

  本文关键词：钛合金表面仿生多层结构对成骨细胞分化的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于具有良好的力学性能，钛及其钛合金被广泛用作临床骨科、口腔科植入体。然而，钛及钛合金表面生物惰性，植入宿主体内后，与周边骨组织的结合方式为惰性结合，植入体与骨组织间缺乏良好的整合性，严重影响植入体的长期使用寿命。 本研究受自然骨有机/无机层状结构启发，利用旋涂层层组装技术，以明胶、壳聚糖为聚阴、阳离子，并以羟基磷灰石纳米线作为插层材料，在钛合金（Ti6Al7Nb）表面构建了具有生物活性的仿生多层结构。首先，我们合成了羟基磷灰石纳米线，并通过TEM、SEM、FTIR、XRD对其进行表征；然后，利用旋涂法在钛材表面构建仿生多层结构，以SEM表征薄膜横截面形貌，结果表明该薄膜具有明显的层状结构，同时接触角测量验证了各层膜的成功构建；最后，细胞实验验证该多层结构对成骨细胞分化的促进作用：培养4天和7天后，接种在层状膜修饰钛材表面的成骨细胞表现出更好的细胞活性、碱性磷酸酶活性（ALP）（p0.01）；细胞电镜、免疫荧光染色结果显示，层状膜修饰的钛材更有利于成骨细胞粘附和铺展，，且成骨细胞在其上表现出更强的迁移能力；培养7天和14天后，与未经修饰的钛材相比，层状薄膜修饰的钛材显著促进成骨细胞矿化（p0.01）。同时RT-PCR结果显示，培养14天后，成骨细胞在层状薄膜修饰过后的钛材表面的骨钙素（OC）和骨桥蛋白（OPN）的表达量显著高于未经修饰的钛材（p0.01），该结果从转录水平验证了层状薄膜有助于促进成骨细胞分化。本论文构建的仿生多层结构能有效地提高钛合金的生物相容性，促进成骨细胞的生物学功能表达，为提高钛合金的骨整合性提供科学依据。
【关键词】：钛合金 仿生多层结构 层层组装技术 成骨细胞 分化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要缩略词8-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 问题的提出9-10
• 1.2 钛及其合金表面改性研究现状10-15
• 1.2.1 钛材表面微纳米结构化10-11
• 1.2.2 钛材表面生化修饰11-13
• 1.2.3 钛材表面涂层13-15
• 1.3 层层自组装技术的研究现状15-16
• 1.3.1 层层自组装技术的原理15
• 1.3.2 层层自组装技术在生物医用材料领域的应用15-16
• 1.4 本文研究目的、意义以及主要内容16-17
• 1.4.1 本文研究目的及意义16-17
• 1.4.2 本文研究的主要内容17
• 1.5 本文的创新点17-18
• 2 羟基磷灰石纳米线的合成与表征18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 实验材料18-19
• 2.2.1 主要试剂18-19
• 2.2.2 主要设备19
• 2.3 实验方法19-21
• 2.3.1 羟基磷灰石纳米线的制备19
• 2.3.2 纳米线的形貌表征19-20
• 2.3.3 纳米线的红光光谱表征（FTIR）20
• 2.3.4 纳米线的 X 射线衍射表征（XRD）20-21
• 2.4 结果与分析21-23
• 2.4.1 纳米线的形貌表征21-22
• 2.4.2 纳米线的 FTIR 表征22
• 2.4.3 纳米线的 XRD 表征22-23
• 2.5 小结23-24
• 3 钛材表面仿生多层薄膜的构建及表征24-30
• 3.1 引言24
• 3.2 实验材料24-25
• 3.2.1 主要试剂24-25
• 3.2.2 主要设备25
• 3.3 实验方法25-26
• 3.3.1 钛材表面多层薄膜的构建25
• 3.3.2 钛材表面多层薄膜的表征25-26
• 3.4 结果与分析26-29
• 3.4.1 钛材表面多层薄膜结构表面形貌观察26-27
• 3.4.2 接触角实验27-28
• 3.4.3 钛材表面多层薄膜结构截面形貌观察28-29
• 3.4.4 粘附力检测29
• 3.5 小结29-30
• 4 钛材表面层状薄膜对成骨细胞的促进作用30-46
• 4.1 引言30
• 4.2 实验材料30-32
• 4.2.1 主要试剂30-31
• 4.2.2 主要设备31-32
• 4.3 实验方法32-36
• 4.3.1 DMEM 高糖培养基的配置32
• 4.3.2 成骨细胞原代培养32
• 4.3.3 细胞活性检测（MTT 法）32
• 4.3.4 细胞内总蛋白含量测定32-33
• 4.3.5 碱性磷酸酶含量测定（ALP）33
• 4.3.6 细胞形态观察33-34
• 4.3.7 细胞迁移34
• 4.3.8 细胞矿化34
• 4.3.9 成骨细胞相关基因的表达水平（RT-PCR）34-36
• 4.4 结果与分析36-44
• 4.4.1 MTT 检测36-37
• 4.4.2 细胞形貌37-38
• 4.4.3 细胞迁移38-40
• 4.4.4 碱性磷酸酶40-41
• 4.4.5 矿化41-42
• 4.4.6 RT-PCR42-44
• 4.5 小结44-46
• 5 主要结论和后续工作建议46-48
• 5.1 主要结论46-47
• 5.2 后续工作建议47-48
• 致谢48-49
• 参考文献49-57
• 附录57
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文57

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本文编号：381538