VEGF功能化镍钛合金对内皮细胞行为的影响

论文摘要

NiTi合金由于其独特的形状记忆效应、超弹性、高耐腐蚀性和良好的生物相容性等性能，已在生物医学领域得到广泛应用。然而，NiTi合金植入材料表面容易诱导血栓形成，是其临床应用中面临的主要挑战之一。此外，NiTi合金植入后在组织周围释放Ni2+可能会产生过敏反应和毒副作用。因此，通过NiTi合金基材的表面工程促进血管内皮细胞的功能（血管内皮化）同时减少Ni2+释放成为NiTi合金植入材料的研究重点。研究表明：减少Ni2+释放量的一种有效方法是在NiTi合金表面形成一层保护涂层，且该涂层可提高NiTi合金植入物的生物相容性，进而调控内皮细胞的生理功能。众所周知，细胞微环境在调节细胞行为方面发挥着重要作用，细胞行为（如黏附、迁移、增殖、分化等）都受到材料表面的化学成分和形貌的影响。在材料表面固定细胞外基质成分或生长因子可以改变材料表面的化学组成，从而促进细胞与生物材料相互作用，增强细胞的功能。内皮细胞生长因子（VEGF）可以促进血管内皮细胞的迁移、增殖并形成管状结构，从而促进血管的新生。本文首先采用磁控溅射和水热氧化方法在NiTi合金表面构建纳米氧化铝涂层，然后以多巴胺为中间界层在其表面固定VEGF。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、原子力扫描电镜（AFM）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和X-射线光电子能谱仪（XPS）对相关材料进行了表征。材料表面为无定型的多孔的针状纳米结构氧化铝涂层，其均方根粗糙度为22±4nm，厚度大约为200nm。该涂层显著降低了材料表面的Ni2+释放量。同时，我们对人脐静脉内皮细胞在材料表面的细胞增殖、细胞形貌、细胞铺展以及细胞分泌的前列环素I2（PGI2）和一氧化氮（NO）进行了检测。结果表明：接种在VEGF修饰后的NiTi合金表面的人脐静脉内皮细胞与纳米涂层的NiTi合金以及未修饰的NiTi合金相比，具有更高的活力（p <0.05或p <0.01），并且内皮细胞在VEGF修饰后NiTi合金表面的数量更多，铺展面积更大。同时，内皮细胞在VEGF修饰后NiTi合金表面PGI2以及NO的分泌量与未修饰的NiTi合金相比明显增加，均具有显著性差异性（p <0.05）。本研究为NiTi合金在生物医学领域的广泛应用积累了有益的实验数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.2.1 NiTi 合金的表面改性方法
• 1.3 本文研究的目的、意义以及主要内容
• 1.3.1 本文研究目的及意义
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 1.4 本文的创新点
• 2 NiTi 合金材料表面的改性及表征
• 2.1 引言
• 2.2 纳米 Al2O3涂层的形成
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 利用电感耦合等离子体质谱仪检测 Ni2+释放
• 2.3.1 试验材料
• 2.3.2 模拟体液（SBF）的配制
• 2.3.3 实验方法
• 2.4 内皮细胞生长因子（VEGF）的固定及表征
• 2.4.1 试验材料
• 2.4.2 实验方法
• 2.5 结果与分析
• 2.5.1 纳米 Al2O3涂层的分析表征
• 2.5.2 VEGF 修饰后的 NiTi 合金的表征
• 2.6 本章小结
• 3 人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的培养和鉴定
• 3.1 引言
• 3.2 HUVEC 的分离培养
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 HUVEC 的鉴定
• 3.4 结果及讨论
• 3.4.1 HUVEC 形态的观察
• 3.4.2 传代 HUVEC 的纯度鉴定
• 3.5 本章小结
• 4 HUVEC 在改性后 NiTi 合金表面的增殖及形态
• 4.1 引言
• 4.2 MTT 测定
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 数据处理
• 4.3 HUVEC 的形态观察及铺展面积测算
• 4.3.1 实验材料
• 4.3.2 实验方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 MTT 相对活力分析
• 4.4.2 内皮细胞形态分析
• 4.5 本章小结
• 5 HUVEC 在 NiTi 合金表面上的功能指标分析
• 5.1 引言
• 5.2 PGI2分泌量检测
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验方法
• 5.3 NO 分泌量检测
• 5.3.1 实验材料
• 5.3.2 实验方法
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 前列环素 I2在 NiTi 合金表面的分泌量
• 5.4.2 NO 在 NiTi 合金表面的分泌量
• 5.5 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 未来工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间科研及发表的论文