新型载铜二氧化钛复合涂层生物相容性及抗菌性的研究

摘要

目的：在纯钛表面采用喷砂酸蚀、二次阳极氧联合电沉积载铜的方法制备出新型载铜二氧化钛复合涂层并研究其对成骨细胞的增殖，粘附等方面的影响，检测该复合涂层的抗菌性能，以期找到适合的铜浓度，为进一步的动物实验和临床应用提供科学依据。 方法：以不同的载铜浓度试件为研究对象，将其分为四组，对照组：MNT(未载铜组)，实验组：MNT-1（0.5g/L载铜组），MNT-2（1.0g/L载铜组），MNT-3（1.5g/L载铜组）。经喷砂酸蚀后钛片在电压30V进行两次阳极氧化，用电沉积的方法将铜沉积在二氧化钛试件。应用场发射电子显微镜（FESEM），能谱仪分析（EDS）检测试件的表面形貌以及元素；选用中科院上海细胞库购买的小鼠成骨细胞（MC3T3-E1）为实验细胞，应用材料和细胞共同培养的方式，检测材料对细胞增殖的影响，细胞早期粘附的DAPI染色检测，材料表面细胞骨架染色，以牙龈卟啉单胞菌（Pg）的AO/EB染色检测其抗菌性能。 结果：喷砂酸蚀后的纯钛试件经二次阳极氧化，表面有不同层次的凹坑状结构并有微纳米小管的形成。由能谱的元素分析得出铜成功的载入了氧化膜的表面，并随电沉积液浓度升高而略有增加。CCK8实验证实MNT-1组的细胞活力随着时间的延长逐渐增加，在第7七天时，MNT-1组细胞活力高于MNT组（P＜0.05）；与MNT组,MNT-1组相比MNT-2组和MNT-3组在第一天，第三天细胞活力差异无统计学意义（P＞0.05），第五天和第七天细胞活力明显低于MNT组，差异具有统计学意（P＜0.05）。0.5g/L载铜涂层在一定程度上促进细胞增殖，随时间的延长，1.0、1.5g/L载铜浓度更高组出现了细胞毒性，筛选出了合适的载铜浓度；DAPI染色发现，随时间的延长各组试件表面细胞粘附数量均逐渐增多，MNT组，MNT-1组细胞粘附数量较为密集，而MNT-2组和MNT-3组细胞粘附数量较稀疏。DAPI染色定量分析图可知MNT-1与MNT组粘附趋势基本相同，且在8小时后细胞粘附有汇合趋势；而MNT-2组和MNT-3组可能因过高浓度的铜离子释放，所以随时间延长细胞粘附数量增长幅度较小。细胞骨架染色法观察细胞形貌，MC3T3-E1细胞在MNT-1组试件表面伪足伸展均匀，细胞骨架形态完整饱满，细胞内肌动肌丝蛋白数量丰富，0.5g/L载铜浓度试件上粘附，伸展，生长良好。各组载铜的TiO2对牙龈卟啉单胞菌的生物膜均表现出明显的破坏作用，并且这种破坏作用随着电沉积载铜剂量的增加而增大。 结论：经喷砂酸蚀，两次阳极氧化后电沉积0.5g/L载铜复合涂层细胞具有良好的增殖、粘附、伸展性能，减少了细菌形成生物膜的机率，表面加载的无机抗菌铜离子的复合涂层具有良好的生物相容性和抗菌活性。

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