摘要: 研究目的: 为改善钛种植体骨结合稳定性及强度，采用阳极氧化法和等离子体浸没离子注入(PIII)技术针对钛(Ti)植入物表面设计了一种掺镁的二氧化钛纳米管涂层材料，以提高钛的生物活性,为成骨过程提供良好的免疫微环境，以刺激骨整合。为了评价该涂... 展开 研究目的: 为改善钛种植体骨结合稳定性及强度，采用阳极氧化法和等离子体浸没离子注入(PIII)技术针对钛(Ti)植入物表面设计了一种掺镁的二氧化钛纳米管涂层材料，以提高钛的生物活性,为成骨过程提供良好的免疫微环境，以刺激骨整合。为了评价该涂层的骨诱导能力，通过体外和体内实验进行了系统的研究。针对该新型的涂层材料的研究可以为种植体的表面改性设计提供理论依据,并为种植体表面改性处理的商业制作研发提供新的方向。 实验材料和方法: 首先通过阳极氧化法在Ti表面制备二氧化钛纳米管涂层(TiO2-NT)，然后使用等离子注入(PIII)技术,使镁均匀分布在整个纳米管表面。然后采用扫描式电子显微镜(SEM)、水接触角测量技术对材料表面理化特性进行检测。并使用电感耦合等离子体-光学发射光谱(ICP-MS)检测实验样品表面的镁离子释放。 体外实验: 大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSC)和小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(RAW264.7)用于评估细胞反应。通过细胞骨架荧光染色、细胞增殖-毒性检测(CCK-8试剂盒法)、流式细胞术、RT-PCR(实时聚合酶链式反应)、ALP活性检测等方法研究了材料对于骨髓间充质干细胞的增殖、黏附与成骨分化、巨噬细胞的表型转换、成骨和炎症因子相关基因的表达等的影响。 体内实验: 建立wistar大鼠胫骨植入模型,观察骨组织切片评价实验样品的成骨功能。 实验结果: 1.SEM图像显示，镁离子注入后，有序的纳米管列阵形态未受影响,MgNT的静态接触角与纯钛表面相比明显减小。材料表面的镁离子稳定释放。 2.MgNT组表面细胞黏附数量较对照组明显增多，增殖速率较对照组明显增大。 3.巨噬细胞在MgNT组表面更倾向于向M2表型分化，具有抗炎作用的基因，如IL-10和IL1ra，在MgNT表面被显著上调，而促炎基因IL-6、L-1β和TNF-α被下调。 4.与对照组相比,MgNT组表面的rBMSC受到巨噬细胞调控，ALP、RUNX2、OCN、COL1等成骨相关基因表达水平上调，碱性磷酸酶表达增加。 5.组织切片HE染色和Masson染色与其他组相比，MgNT组周围可观察到更多的未成熟新形成的骨，包埋界面骨小梁数量显著性增加。免疫荧光染色显示，MgNT组骨组织中巨噬细胞M2型标记物高于对照组，而M1标记物低于对照组。结论:在这项研究中,通过等离子注入和阳极氧化技术成功地在钛植入物上制备了掺有镁的纳米管阵列(MgNT)。在体外，MgNT涂层具有更好的细胞附着和增殖能力，并进一步促进大鼠骨髓间充质干细胞(rBMMSC)的成骨分化，增加成骨细胞的活性，表现出良好的生物学功能。在抑制巨噬细胞的炎症反应方面发挥了有利的作用,显示出免疫调节功能，使骨免疫微环境更有利于骨生成。体内实验结果进一步证明，在钛基底材料和骨组织之间，钛植入物表面的的MgNT涂层赋予了表面免疫调节功能,，有刺激新骨形成的倾向，可带来更好的植入物稳定性，对骨整合产生了积极作用，从而为生物材料植入物的表面调节提供了潜在的选择。 收起