3D打印仿生钛骨表面复合涂层对成骨细胞相容性及抑菌性能的研究

摘要

目的：应用3D打印技术制作具有三维孔隙相互通连结构的仿生钛骨，分别复合壳聚糖-甘油磷酸温敏水凝胶涂层和壳聚糖纳米粒两种生物活性涂层，观察仿生钛骨及不同涂层表面对成骨细胞黏附、增殖和分化的影响以及对牙龈卟啉单胞菌的抑菌效果。
　　方法：3D打印制作孔隙大小为300um的仿生钛骨试件；将壳聚糖溶解在乙酸溶液中与甘油磷酸溶液按8：2混合形成壳聚糖-甘油磷酸温敏水凝胶（CS/α,β-GP），与三聚磷酸钠（TPP）溶液按10：1混合形成壳聚糖纳米粒（CSn）。实验分组：Ti：无涂层的仿生钛骨组；Ti+CS/GP：复合CS/α,β-GP涂层的仿生钛骨组；Ti+CSn：复合CSn涂层的仿生钛骨组；Contr：空白孔板组，作为阳性对照。⑴.SE M观察各组3D打印仿生钛骨的结构形态；⑵.体外培养MC3T3-E1细胞，并接种于不同涂层仿生钛骨上，荧光技术观察细胞的黏附情况，CCK-8法检测细胞的增殖，ALP试剂盒检测细胞的分化状况；⑶.体外培养牙龈卟啉单胞菌，细菌培养计数法检测其在不同生物活性涂层仿生钛骨上的黏附情况。所得数据均采用SPSS18.0统计软件处理。
　　结果：⑴.3D打印仿生钛骨表面为尺寸一致的网格状结构，孔隙分布均匀，相互贯通；内部多孔隙结构能够促进血液快速附着，增强血块稳定，缩短种植愈合时间。扫描电镜显示：3D打印仿生钛骨呈均匀分布的网格状结构，网格间交汇相通；CS/α,β-GP及CSn在仿生钛骨上均匀分布。⑵.荧光显微镜显示：MC3T3-E1在各组试件表面及孔隙内黏附生长；Contr组胞体突触伸展呈多角型，可见细长的突触,Ti+CSn组与Ti+CS/GP组细胞黏附在钛骨表面，胞体伸展呈类圆形，突触伸展呈多角型，但触角伸展不明显，Ti组胞体呈类圆形，无明显的多角形态；MC3T3-E1接种后分别培养1、3、5、7天，CCK-8检测显示：Contr＞ Ti+CSn＞ Ti+CS/GP＞ Ti，各组间存在明显统计学差异；ALP检测：Ti+CSn组与Ti+CS/GP组的ALP分泌均高于Ti组，存在明显的统计学差异；Contr组的ALP分泌均低于Ti+CSn组、Ti+CS/GP组，具有显著的统计学差异。⑶.细菌黏附实验结果显示：Ti+CS/GP组、Ti+CSn组表面细菌黏附数均明显少于Ti组（P＜0.05），且Ti+CSn组＜ Ti+CS/GP组（P＜0.05）。
　　结论：(1)3D打印仿生钛骨有利于血液快速的进入仿生钛骨内，促进血液在表面的附着，增强血块稳定性，促进骨血管化，缩短骨结合时间；
　　（2）3D打印仿生钛骨结构具有良好的细胞相容性，复合壳聚糖纳米粒涂层后更有利于成骨细胞早期的黏附生长、增殖及成骨分化；
　　（3）壳聚糖涂层可以有效抑制牙龈卟啉单胞菌的黏附；壳聚糖纳米粒抑菌效果优于壳聚糖-甘油磷酸温敏水凝胶。

目录

引言

第一部分 3D打印仿生钛骨表面复合涂层对成骨细胞的生长、增殖、分化的影响

材料与方法

1主要试剂

2 实验方法

结果

1 3D打印仿生钛骨的表面形貌

2 荧光显微镜观察MC3T3-E1在3D打印仿生钛骨的黏附形态

3 CCK-8法检测MC3T3-E1在3D打印仿生钛骨上的增殖

4 ALP检测MC3T3-E1在3D打印仿生钛骨上的分化

讨论

第二部分3D打印钛骨钛板的细菌黏附实验

材料与方法

1主要试剂与设备

2实验方法

结果

讨论

结论

参考文献

综述：钛种植体在表面改性方法及骨结合的研究进展

攻读学位期间的研究成果

缩略词表

致谢

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