钛表面溶胶纳米网结构的制备及生物学性能研究

发布时间：2017-06-23 04:08

  本文关键词：钛表面溶胶纳米网结构的制备及生物学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于钛及其合金具有优良的力学性能和良好生物相容性,在临床骨科和牙科领域的应用比较广泛。但是,由于钛基材本身的骨诱导性较低,与周围组织之间的骨整合性比较差,并且在材料与组织接触的界面比较容易发生细菌感染,因而导致植入体移植失败。另外,在移植到机体时,具有微结构的材料其表面由于有着较大的比表面积以及表面粗糙度,能够增加材料与机体组织的接触面积,从而能够提升材料的生物相容性。因此,为了提高植入体骨整合的效率并抑制细菌在材料表面粘附,对植入材料表面进行表面改性处理是一种特别有效的方法。本实验通过在钛表面制备含有锌的溶胶纳米网结构,从而达到提高钛的生物活性的同时并对钛表面的细菌粘附起到一定抑制作用的目的。钛作为临床常用的植入材料,它的生物学特性主要是由表面性质决定,其中表面微结构是影响植入体生物学特性的重要因素之一。锌能够加快骨组织中碱性磷酸酶的消耗,增强骨细胞的活力并参与能量代谢,同时,锌又具有很好的抗菌性能,本文通过在活性纳米网涂层中引入锌离子从而达到兼具较好的细胞相容性以及抗菌性的效果。首先,我们通过对乙基纤维素的浓度以及锌离子的浓度进行条件优化,选择出各组分浓度适中的溶胶,利用旋涂、煅烧以及碱腐蚀形成溶胶纳米网,并通过SEM、XRD、XPS以及ICP对表面结构以及成分进行表征;之后通过细胞实验证明该溶胶纳米网结构对成骨细胞的增殖和分化具有良好的促进作用:成骨细胞经过4天和7天培养后,接种到Ti-Zn0.3组的成骨细胞呈现出更高的细胞活性以及ALP活性;CLSM表明,Ti-Zn0.3组对于成骨细胞粘附和铺展行为有更好的效果;细胞经过7天和14天培养后,与其他组相比,Ti-Zn0.3组能够明显促进成骨细胞的矿化作用。结果显示,本文制备的溶胶纳米网结构能够有效的提高钛的生物活性以及生物相容性,对成骨细胞的生物学相关功能表达有较好的促进作用,给提高钛植入体的骨整合性提供科学依据。本研究采用实验室常用的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,在接种6 h后,通过MTT可以检测材料表面细菌的活性,通过CLSM分析材料在关键时期的抗菌性能。结果表明,含锌离子的溶胶纳米网结构能够有效抑制细菌生长,并且有着较好的长期抗菌性能。
【关键词】：钛植入体 纳米网 成骨细胞 细胞相容性 抗菌
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 主要缩略词8-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 问题的提出9-11
• 1.2 钛材表面改性研究现状11-14
• 1.3 钛材表面抗菌研究现状14-16
• 1.4 本文研究目的、意义以及主要内容16
• 1.4.1 本文研究目的以及意义16
• 1.4.2 本文研究的主要内容16
• 1.5 本文的创新点16-18
• 2.溶胶纳米网涂层的制备与表征18-28
• 2.1 引言18-19
• 2.2 实验材料19-20
• 2.2.1 主要试剂19
• 2.2.2 主要设备19-20
• 2.3 试验方法20-21
• 2.3.1 钛片的预处理20
• 2.3.2 乙基纤维素浓度的选择20
• 2.3.3 锌离子浓度的选择20-21
• 2.3.4 含不同浓度锌离子的溶胶纳米网结构表面形貌表征21
• 2.3.5 钛表面溶胶纳米网结构的X射线衍射表征21
• 2.3.6 钛材表面溶胶涂层的X射线光电子能谱表征21
• 2.3.7 锌离子释放实验21
• 2.4 实验结果分析21-27
• 2.4.1 不同浓度乙基纤维素掺杂对涂层表面形貌的影响21-22
• 2.4.2 不同锌离子浓度对成骨细胞的作用22-23
• 2.4.3 含不同锌离子浓度溶胶纳米网的表面形貌观察23-24
• 2.4.4 溶胶纳米网的X射线衍射表征24-25
• 2.4.5 溶胶纳米网的X射线光电子能谱表征25-26
• 2.4.6 锌离子释放实验26-27
• 2.5 小结27-28
• 3 钛材表面溶胶纳米结构对成骨细胞的促进作用28-40
• 3.1 引言28-29
• 3.2 实验材料29-30
• 3.2.1 主要试剂29
• 3.2.2 主要设备29-30
• 3.3 实验方法30-33
• 3.3.1 成骨细胞原代培养30
• 3.3.2 细胞形态观察-免疫荧光观察30-31
• 3.3.3 细胞活性检测31
• 3.3.4 细胞内总蛋白含量测定31
• 3.3.5 碱性磷酸酶含量的测定31-32
• 3.3.6 碱性磷酸酶染色32
• 3.3.7 细胞矿化32-33
• 3.3.8 统计学分析33
• 3.4 实验结果与分析33-38
• 3.4.1 成骨细胞形态观察33
• 3.4.2 免疫荧光染色33-34
• 3.4.3 CCK-8 检测34-35
• 3.4.4 碱性磷酸酶以及碱性磷酸酶染色35-37
• 3.4.5 细胞矿化37-38
• 3.5 小结38-40
• 4 溶胶纳米网结构的抗菌效果40-46
• 4.1 引言40-41
• 4.2 实验材料41
• 4.2.1 主要试剂41
• 4.2.2 主要设备41
• 4.3 试验方法41-42
• 4.3.1 细菌培养41
• 4.3.2 细菌激光共聚焦41-42
• 4.3.3 细菌MTT42
• 4.4 实验结果与分析42-45
• 4.4.1 细菌激光共聚焦42-44
• 4.4.2 细菌MTT44-45
• 4.5 小结45-46
• 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49-56
• 附录56
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文56

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