氟离子注入钛表面对骨细胞相容性和抗菌性能的影响

摘要

牙种植体作为植入体内的医用装置，已成为修复牙列缺损和牙列缺失的主要治疗手段之一。种植材料的表面性状和形态可影响种植后的生存质量，决定组织细胞在其表面的粘附、增殖和分化，对种植体的初期稳定性和远期固持率发挥十分重要的作用。钛以其优良的生物相容性、力学性能、耐腐蚀性和良好的可加工性在牙种植领域中得以广泛应用。但是钛也有它自身的缺点。钛基本属于生物惰性材料，不能与骨组织形成生物性结合从而获得理想的骨整合，同时钛自身不具备抗菌性能，在植入及修复后易出现菌斑堆积于钛种植体周围。为解决这一问题，许多学者利用表面改性技术，对金属钛表面进行活化处理，赋予金属材料生物功能性，在获得骨整合方面取得了理想的效果。然而针对提高种植材料抗菌性能的研究却相对较少。 大量统计结果证实，临床上种植体的松动、脱落，相当一部分原因是由于种植体颈部菌斑堆积，致病菌通过其菌体表面物质、产生的毒素及代谢产物等破坏种植体周围软组织封闭屏障以及骨性结合界面，导致种植体周围炎并最终出现骨性结合界面丧失，种植失败。牙龈卟啉单胞菌是目前公认的种植体周围炎的主要可疑致病菌之一，因此，对牙龈卟啉单胞菌粘附和增殖的控制是预防种植体周围炎的关键。 种植材料对成骨细胞行为的影响是多层面的。在细胞水平上，它可以影响细胞的形态、粘附、增殖、迁移和分化等；在分子水平上，它可以影响细胞的骨相关基因的表达。有很多研究已经证实植入材料的表面化学成分、表面物理形貌都会对成骨细胞的生物学行为产生影响。在评估种植材料的生物活性时，一个重要指标就是观察改性材料是否能促进组织细胞在其表面早期大量附着并形成良好的细胞形态，形态上的变化是启动一系列细胞行为的生物信号。成骨细胞在种植材料表面的早期粘附和增殖是成骨细胞进一步分泌细胞外基质、合成相关蛋白、矿化成骨及表达成骨细胞生物合成功能的基础。细胞的粘附过程和细胞的信号传导通路有关，粘着斑的形成是成熟细胞信号传导的前提。整合素与细胞外基质结合，再与粘着斑形成复合物，传导细胞外基质以及生长因子的信号，引起细胞骨架的变化，继而引起细胞的形态及一系列功能变化。I型胶原是骨组织中最重要的分子标记，因而检测I型胶原的形成和表达可作为生物材料生物学潜能的判断依据。 在生物陶瓷涂层众多问题尚未解决的情况下，利用离子注入技术改变钛种植体表面的物理形貌和化学状态以提高其生物相容性成为目前研究的热点。等离子体浸没离子注入技术作为一种全方位的离子注入技术，近年来受到国内外学者的广泛重视并逐渐应用于生物学领域。氟作为机体生命活动所必须的微量元素之一，对全身骨骼生长发育和维持骨骼生理结构功能具有重要作用。同时，氟化物具有良好的抗菌性能。本实验应用等离子体浸没离子注入技术，将氟离子引入光滑商业纯钛表面，并通过微观分析方法，对其表面的化学组成和物理结构进行综合评价。将牙龈卟啉单胞菌和成骨细胞分别接种子氟离子注入纯钛前后的材料表面，建立细菌与材料界面间、细胞与材料界面间的直接接触关系，综合评价通过等离子体浸没离子注入技术对纯钛表面进行氟离子注入后改性材料的抗菌性能及其对成骨细胞生物学行为的影响，为探索同时具有良好的生物相容性和抗菌性能的种植材料提供一种具有应用前景的材料改性方法。

目录

论文说明:英文缩略语

声明

中文论著摘要

英文论著摘要

论文一 氟离子注入钛表面及其微观分析

前言

实验材料与方法

实验结果

讨论

结论

论文二 氟离子注入钛表面改性的抗菌性能

前言

实验材料和方法

实验结果

讨论

结论

论文三 氟离子注入钛表面对成骨细胞生物学行为的影响

前言

实验材料和方法

实验结果

讨论

结论

本研究创新性的自我评价

参考文献

综述 钛基种植体表面改性的研究进展

在学期间科研成绩

致谢

个人简介