碱热处理联合紫外线光催化纯钛对成骨细胞活性的影响

摘要

背景:钛表面经过碱热处理后会形成一层钛酸钠凝胶层促进类骨磷灰石的形成,从而与活骨发生结合;钛表面经过紫外线光催化后会形成亲水性表面,增加表面自由能,促进在体液中吸附蛋白质,进一步促进细胞与钛表面的黏附和反应.目的:探索碱热处理联合紫外线光催化纯钛表面的的理化性质,以及其对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1黏附、增殖及分化的影响.方法:将TA2纯钛片分3组,A组进行酸蚀处理,B组进行酸蚀+碱热处理,C组进行酸蚀+碱热+紫外线光催化处理,表征3组钛片的微观形貌、元素组成及静态接触角.将对数生长期的MC3T3-E1细胞接种至3组钛片表面,采用CCK-8法检测细胞增殖情况,扫描电镜下观察细胞黏附情况;成骨诱导培养后,检测细胞的碱性磷酸酶活性、Ⅰ型胶原分泌与矿化结节形成情况.结果与结论:①扫描电镜下可见,A组钛片表面粗糙不平呈蜂窝状,分布着较为均匀的孔隙;B组钛片表面疏松分布着纳米级孔隙与"脑回路"状的沟壑,沟壑孔隙相互交联;C组钛片具有纳米结构,孔隙的分布、大小与B组无明显区别;②3组钛片表面均有C、O、Ti、P元素,B、C组钛片表面还检测出Ca元素,A组表面几乎无Ca元素;A组钛片表面静态接触角最小,C组最大;③接种后24 h扫描电镜下可见,各组钛片表面的细胞较多,A、B组细胞呈长梭形、三角形或扁平形,C组细胞直径增大且具有数条伪足,呈扁平的多边形在钛片表面铺展成一薄层,相互连接,无法分清细胞边界;④C组钛片表面的细胞增殖快于A、B组,碱性磷酸酶活性、Ⅰ型胶原分泌与矿化结节数量多于A、B组;⑤结果表明,碱热处理联合紫外线光催化能有效改善纯钛表面的理化性质,促进成骨细胞的生物活性.