纯钛表面微米—纳米微结构的构建及生物学研究.doc

纯钛表面微米—纳米微结构的构建及生物学研究种植义齿具有传统义齿不可媲美的优点,是牙列缺损、缺失最佳的修复方式。但目前的主要临床问题是种植体的骨愈合时间较长,延长了患者的治疗周期。加快种植体骨愈合速度、提高种植体早期负重能力及早期修复一直是广大医生及患者追求的目标。种植体表面形貌影响骨愈合的速度和质量,研究表明微米级形貌可以增大骨结合面积、稳定血凝块及细胞外基质蛋白支架,为成骨细胞提供稳定的微环境；纳米级形貌模拟天然细胞生长环境,能促进蛋白的吸附、成骨细胞附着和分化。兼具微米和纳米的表面形貌将是未来种植体表面的发展趋势。本实验通过电解蚀刻方法在纯钛表面形成兼具微米和纳米形貌的微结构,并对其物理化学特性进行表征；评价该表面微结构对成骨细胞的功能作用,研究其在体内对骨愈合过程的影响。结果显示,通过电解蚀刻方法可以在纯钛表面形成兼具微米及纳米级结构,扫描电镜观察：表面呈均匀“碗形凹”样结构,直径约30-50μm,深度约10-20μm,在“碗型凹”的内壁为直径约8-10μm的浅碟状凹及散在的直径约2-4μm微孔,在微米级凹内布满纳米凹、纳米孔和纳米台阶等结构。该表面的粗糙度Sa为5.69μm,,接触角为56°,亲水。细胞毒性实验、溶血实验、成骨细胞相容性实验及骨内埋植实验证明电解蚀刻形成的粗糙表面生物相容性好,无毒副作用。体外成骨细胞相容性研究表明电解蚀刻表面能促进成骨细胞的吸附、增殖、碱性磷酸酶的活性以及骨形成相关基因骨桥蛋白、成骨转录关键因子、骨钙蛋白和Ⅰ型胶原蛋白的表达。体内动物实验研究表明,具有碗型微米凹及纳米的多级微结构形貌具有刺激骨形成的作用,可加速骨的生长,促进早期成骨。上述结果表明,通过电解蚀刻方法可以形成具有碗型微米凹及纳米的多级微结构的表面,该表面具有良好的促进骨愈合性能。这为后期开发新的种植体表面形貌及表面处理技术奠定了理论基础,并为种植义齿的早期负重提供理论依据。具有自主知识产权的新的表面形貌及表面处理技术的开发及应用,将获得更大的经济效益和社会效益。