表面氮化医用镍钛合金的生物相容性研究

摘要

目的:
　　 近等原子比的镍钛形状记忆合金(NiTi-SMA)因具有特殊的形状记忆效应以及超弹性，多年来成为口腔正畸临床中应用极广泛的生物材料。但由于NiTi-SMA中含有大量的镍元素，在口腔唾液环境中可能会由于金属表面腐蚀析出镍离子，进入体液循环则可能有致畸、致癌、致敏的潜在危害。本实验旨在通过一系列理化检测及体外细胞实验综合评价表面氮化医用镍钛合金对小鼠成纤维细胞的影响，为表面氮化医用镍钛合金是否可用于正畸弓丝提供生物学依据。
　　 方法:
　　 本实验通过扫描电子显微镜观察和表面粗糙度分析研究氮化合金表面形态;通过X线衍射实验研究材料表面构成;通过润湿度检测分析其表面亲水性及表面能;通过三点弯曲实验检测TiN膜与基材的结合紧密程度。同时还进行了体外细胞实验以研究生物相容性:通过MTT实验对细胞增殖与毒性进行检测;通过Annexin V-FITC/PI双染法检测不同材料浸提液对细胞早期凋亡率的影响;通过扫描电子显微镜观察L-929细胞在两种材料表面的形态，并进行比较。
　　 结果:
　　 1、氮化合金表面比非氮化合金表面粗糙，且有统计学差异(P＜0.05)。
　　 2、氮化合金表面接触角小于非氮化合金（P＜0.05），且表面能大于非氮化合金。
　　 3、当氮化合金表面中心受力并发生2mm位移时，测得载荷为4099±3N，θ角为7.595±0.023°。扫描电镜观察氮化合金表面受力弯折处无明显裂痕。
　　 4、氮化组，非氮化组合金与阴性对照组OD值无统计学差异（P＞0.05），阳性对照组与其他三组之间均有统计学差异(P＜0.01)。然后根据5级毒性评价标准对各组结果进行分级。阴性对照组无细胞毒性;氮化组和非氮化组合金在培养24、48、72小时后细胞毒性均为1级，无细胞毒性;阳性对照组24小时后细胞毒性为1级，无细胞毒性，48和72小时后为2级和4级，表现为轻微细胞毒性和明显的细胞毒性。
　　 5、氮化组与对照组的早期凋亡率显著低于非氮化组合金（P＜0.05），氮化组与对照组合金的早期凋亡率无统计学差异（P＞0.05）。
　　 6、L-929细胞在两种材料表面均黏附与伸展，但在24，48和72小时后黏附于氮化合金表面的细胞数量明显多于非氮化合金。
　　 结论:
　　 TiN膜与镍钛合金基材结合力强，增加了材料表面的粗糙度、润湿度，促进了成纤维细胞的黏附、伸展和生长增殖。同时，TiN膜降低了细胞早期凋亡率，且无明显细胞毒性，增加了镍钛合金的生物相容性。

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