论文摘要
β钛合金与目前广泛使用的纯钛及Ti-6Al-4V相比,具有不含Al和V等潜在的毒性元素、弹性模量较低更接近骨组织等优点。前期的试验发现其与Ti-6Al-4V具有相似的生物相容性。本实验采用微弧氧化（micro-arc oxidation, MAO）两个不同的电压对Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb （TLM）进行表面处理,观察处理前后表面对成骨细胞早期行为的影响,并探讨其分子机制。在含有Ca和P的电解液中用两个不同的电压对TLM进行微弧氧化处理,电镜观察表面形貌,能谱分析表面化学成分,并测量其表面粗糙度及表面能。用体外成骨细胞培养的方法观察不同表面对细胞黏附、增殖、细胞形态、细胞总蛋白合成和碱性磷酸酶（ALP）活性的影响,用RT-PCR方法检测了不同表面成骨细胞成骨相关基因的表达。结果如下:1.微弧氧化处理可在TLM表面形成一层多孔生物活性氧化层,增大其表面粗糙度并提高其表面湿润性和表面能,该效应与微弧氧化电压正相关。此外,电解液中的Ca和P可以被整合到表面氧化层中且其含量随着微弧氧化电压的升高而增加。2.细胞培养实验发现成骨细胞在微弧氧化表面的早期黏附明显高于抛光表面。细胞在微弧氧化表面的早期增殖也明显高于抛光表面,且细胞在高电压微弧氧化表面的增殖优于低电压表面。3. 3d细胞形态观察显示成骨细胞在抛光表面呈单层生长,细胞沿抛光纹路排列并伸出大量丝状和板状伪足。在微弧氧化表面,成骨细胞生长呈双层网状结构,较对照组表面伸出更多的板状伪足。微弧氧化表面成骨细胞的伸展较对照组好,尤其是高电压微弧氧化表面。4.在微弧氧化表面的细胞7d总蛋白合成高于抛光表面,而ALP活性明显低于抛光表面。5. RT-PCR结果发现微弧氧化处理对TLM表面成骨细胞整合素β1（Itgβ1）、核结合因子α1（Cbfa1）、骨桥蛋白（OPN）、I型胶原α2链（Coll-Iα2）和纤维结合蛋白（FN）的表达无明显影响;微弧氧化表面成骨细胞的ALP表达降低而骨钙素（OCN）表达提高;微弧氧化表面成骨细胞BMP-2和BMP-4的表达均提高。结论:TLM表面经微弧氧化处理后形成一层多孔氧化层,其表面粗糙度增加,表面湿润性和表面能提高,电解液中的Ca和P被整合到材料表面,这些效应均与微弧氧化电压有关;微弧氧化处理可以促进成骨细胞在TLM表面的早期黏附、伸展、增殖和总蛋白合成,但抑制其ALP活性,这些作用与微弧氧化改变了TLM的表面特性有关;在本实验观察时间内微弧氧化处理对TLM表面成骨细胞的Itgβ1、Cbfa1、OPN、Coll-Iα2和FN基因的表达无明显影响,微弧氧化表面成骨细胞BMP-2/-4表达的提高可能是其促进成骨细胞功能的一个原因。
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标签：近钛合金论文; 微弧氧化论文; 表面特性论文; 成骨细胞论文; 细胞黏附论文; 细胞增殖论文; 整合素论文; 成骨相关基因论文;