论文部分内容阅读
纯钛及其合金因其具有良好的生物学及力学性能而得到广泛的应用,但钛基材表面具有生物学惰性,植入体内后存在骨愈合周期长、愈合质量不佳等缺陷。而TiO2纳米管具有比表面积大、结构规整等优点,可以作为活性分子生物化修饰的理想载体,实现材料表面结构化与功能化修饰协同效应,以提高材料的生物相容性。本研究通过阳极氧化法在钛基材表面原位构建高度有序的TiO2纳米管阵列,采用具备活化复合功能膜特性的多巴胺作为媒介,将成骨细胞特异性识别多肽固定在钛基材表面,构建钛纳米管-多巴胺-成骨细胞特异性识别多肽复合活性涂层。体外生物学评价该活性涂层对人颅骨成骨细胞的粘附、增殖的影响,以期为钛种植体表面生物化修饰提供新的方法和思路。第一部分:钛纳米管阵列的制备将钛板加工成厚度为0.2mm、直径为1mm的圆形钛片,金刚砂纸逐级打磨成镜面状,依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗2次,每次10分钟后干燥备用。取光滑钛片样品置于90mmol/L氟化铵的乙二醇电解质溶液中,钛片为阳极,石墨为阴极,进行两步法阳极氧化6V,10min;45V,50min。取出样品后用乙二醇、去离子水超声清洗2次,每次5分钟,干燥后备用,使用FESEM对样品进行表征。结果表明:光滑钛片样品呈镜面状,钛纳米管样品为蜂窝状的管状结构,管腔大小基本均匀,管径在5090nm之间,其中70nm管径约占基材表面的2/3。第二部分:钛纳米管表面固定成骨细胞特异性识别多肽首先使用浓度为2mg/ml的多巴胺溶液(Tris缓冲液浓度为10mmol/l,PH=8.5)对钛纳米管进行避光处理12h,使钛基材表面形成均一富含邻苯二酚基团的多巴胺薄膜层;然后将经多巴胺修饰的钛纳米管样品完全浸入10-5mol/L浓度、经FITC标记的特异性识别成骨细胞多肽溶液中(Tris缓冲液浓度为10mmol/l,PH=8.5)避光处理12h。利用邻苯二酚基团在碱性环境下进一步氧化为醌式结构,从而与成骨细胞特异性多肽分子中氨基、羧基等功能区域发生化学键合,使成骨细胞特异性多肽分子成功固定钛基材表面。通过场发射扫描电镜、原子力显微镜、接触角测量仪、X射线光电子能谱仪、荧光显微镜对样品进行表征,检测样品各项性质并证实钛纳米管表面能够成功固定成骨细胞特异性识别多肽。结果表明:AFM结果显示多肽修饰组分子颗粒分布均匀、高度一致、无大幅度的起伏,较平坦的光滑钛片组和蜂窝状的钛纳米管组三维形貌有显著变化,且实验组表面粗糙度增加;接触角结果可见经纳米管、多巴胺及多肽修饰后接触角较光滑钛片组变小,表明材料的亲水性能增加;XPS结果显示多肽修饰组基材表面在400eV处氮元素波峰明显上升,表明基材表面附着含氮元素的多肽分子;荧光显微镜结果可见钛纳米管涂层组荧光标记量明显多于光滑钛片涂层组,且分布均匀,证实成骨细胞特异性多肽已成功固定在钛基材表面,且钛纳米管可以作为该多肽分子的理想载体。第三部分:多肽修饰钛基材对成骨细胞生物学行为的影响将人颅骨成骨细胞分别接种在光滑钛片、钛纳米管、多巴胺修饰、多肽修饰钛基材表面,利用正置荧光显微镜统计在不同钛基材表面细胞数目并进行MTT检测。整理数据行单因素方差分析,评价材料对人颅骨成骨细胞粘附、增殖的影响。结果表明:与其他三组基材相比较,多肽修饰组基材表面的人颅骨成骨细胞具有更好的粘附和增殖性能。结论:通过阳极氧化法制备钛纳米管基材,使用多巴胺为媒介,成功构建钛纳米管-多巴胺-成骨细胞特异性多肽复合生物活性涂层。经过细胞学检测,该涂层对人颅骨成骨细胞表现良好的亲和性,为钛种植体表面生物化修饰研究提供新的思路和方法。