微型支抗种植体纳米C/TiO涂层的构建及其抗菌性能研究

摘要

随着微型支抗种植体在口腔正畸临床的广泛深入应用，种植体周围炎越来越多见，成为目前口腔临床医学画临的难题。如何更加安全有效地抑制细菌粘附与增生，从而预防并控制种植体周围炎的发生和发展也因此成为当前口腔临床医学领域的研究热点方向。
　　 本研究利用溶胶—凝胶法在纯钛片表面构建了纳米C60/TiO2薄膜涂层，该涂层材料理化性能良好，光催化性能得到改进，具有可见光催化性能；该涂层改善了基体材料的抗菌性能，对口腔细菌有很强的抗菌效果和抗粘附作用；该涂层具有良好的生物相容性；并对实验性微型支抗种植体周围炎的防治具有积极的作用。纳米C60/TiO2薄膜是一种具有广泛应用前景的微型支抗种植体表面涂层材料。本研究分为四个部分：
　　 第一章：纳米C60/TiO2薄膜涂层的构建。
　　 目的：在纯钛片表面构建纳米C60/TiO2薄膜涂层材料，对该抗菌层的表面结构和理化性能进行分析。
　　 方法：利用溶胶-凝胶法在纯钛片表面构建纳米C60/TiO2薄膜涂层，通过扫描电镜、涂膜划痕试验、X射线衍射、X射线能谱分析以及紫外-可见光光谱分析等技术检测分析纳米C60/TiO2薄膜涂层表面的微观形态、化学成分及吸收光谱等理化性能。
　　 结果：⑴本研究采用溶胶-凝胶法在纯钛片表面成功制备了纳米C60/TiO2薄膜涂层。⑵本研究合成的纳米C60/TiO2薄膜涂层比普通商业用纯钛片表面粗糙度明显提高(P＜0.05)，厚度均匀，为120-150nm，结合强度的表征值t max为1.3-1.4kg。⑶X射线衍射显示该纳米C60/TiO2薄膜涂层为锐钛矿相结构，且C60的掺杂可以延缓TiO2在热处理中从锐钛矿转变为金红石相。⑷X射线能谱分析显示C60掺杂于锐钛矿型TiO2晶格内并取代Ti或O的位置从而形成O-Ti-C结构，C60的掺杂延缓相变并需更高能量进行结晶化。⑸紫外可见光谱分析显示C60的掺杂降低了TiO2的禁带宽度，纳米C60/TiO2薄膜涂层具有可见光催化性能，并随着碳掺杂量的增加逐渐增强。
　　 结论：本研究采用溶胶-凝胶法在纯钛片表面制备了纳米C60/TiO2薄膜涂层，该涂层材料理化性能良好，光催化性能得到改善，具有可见光催化性能。
　　 第二章：纳米C60/TiO2薄膜涂层的抗菌性能研究。
　　 目的：考察纳米C60/TiO2薄膜涂层的抗菌性能，为其在种植体周围炎防治中的应用奠定实验基础，为今后制备和开发新型高效的微型支抗种植体提供参考。
　　 方法：根据qbt2591-2003国家工业标准测试纳米C60/TiO2薄膜涂层对大肠杆菌的抗菌性能，同时结合贴膜法研究其对口腔常见细菌的抗菌效果；采用扫描电镜观察抗菌层对口腔常见细菌的抗粘附性能，通过透射电子显微镜观察抗菌材料杀灭细菌的超微结构变化；通过X射线能谱仪检测牙龈卟啉单胞菌胞膜的离子种类并计算离子含量及测试对该菌胰酶样蛋白酶活性的影响，从而分析探讨纳米C60/TiO2薄膜涂层的抗菌机理。
　　 结果：⑴本实验制备的纳米C60/TiO2薄膜涂层对大肠杆菌和口腔常见细菌20分钟可见光催化抗菌率均达到90％以上，具有良好的抗菌效果。⑵纳米C60/TiO2薄膜涂层对口腔常见细菌混合菌有抗粘附作用。⑶纳米C60/TiO2薄膜涂层杀灭细菌的超微结构变化表明其主要作用于细菌的细胞壁，引起胞壁穿孔，细胞胀大，质膜破裂，细胞内容物外溢，直至细菌完全解体。⑷X射线能谱显示牙龈卟啉单胞菌Na离子、Ca离子含量随着光催化时间的延长而降低，而P元素变化趋势无规律；提示纳米C60/TiO2薄膜涂层的可见光催化抗菌机理之一可能为改变细胞膜的结构，从而影响细胞膜的通透性。⑸本试验显示纳米C60/TiO2薄膜涂层在可见光催化下不仅能杀死细菌，还能同时降解牙龈卟啉单胞菌胞内外的胰酶样蛋白酶，显著抑制TLP活性。
　　 结论：纳米C60/TiO2薄膜涂层对口腔细菌有很强的抗菌效果和较好抗粘附作用，改善了基体材料的抗菌性能。
　　 第三章：纳米C60/TiO2薄膜涂层的生物相容性评价。
　　 目的：对纳米C60/TiO2薄膜涂层进行生物相容性测试，为其进入动物实验及临床的安全使用提供实验依据。
　　 方法：选取溶血实验、细胞毒性试验、短期全身毒性试验和口腔黏膜刺激试验等4项生物学试验对纳米C60/TiO2薄膜涂层进行生物相容性检测。
　　 结果：⑴溶血实验证实纳米C60/TiO2薄膜涂层未引起急性溶血。⑵纳米C60/TiO2薄膜涂层细胞毒性等级为0-1级，即对细胞不产生明显毒性；流式细胞仪检测细胞周期未见明显异常。⑶纳米C60/TiO2薄膜涂层浸提液对小鼠产生的影响与生理盐水无差异，无短期全身毒性。⑷纳米C60/TiO2薄膜涂层对仓鼠口腔黏膜无刺激性。
　　 结论：本研究制备的纳米C60/TiO2薄膜涂层具有良好的生物安全性，是一种具有广泛应用前景的微型支抗种植体表面涂层材料。
　　 第四章：纳米C60/TiO2薄膜涂层微型支抗种植体的动物实验评价。
　　 目的：本实验首次将纳米C60/TiO2薄膜涂层微型支抗种植体植入兔颌骨内，以纯钛微型支抗种植体作为对照，通过丝线栓结引起种植体周围炎，比较两种种植体引起种植体周围炎的损害进展程度与各项临床病理指标，以期为正畸临床寻求一种可防治种植体周围炎的微型支抗种植体，降低支抗种植体周围炎的发生率。
　　 方法：选取4月龄健康雄性新西兰大白兔18只，将纳米C60/TiO2薄膜涂层微型支抗种植体植入兔颌骨内，以纯钛微型支抗种植体作为对照，每只兔上颌左右两侧随机选择一侧为实验组、另一侧为对照组，每侧各植入2枚种植体，间隔10-15mm，实验组与对照组各为36枚；通过丝线栓结的方法，建立微型支抗种植体周围炎动物模型，定期拍摄X线片，并观察分析菌斑指数(PLI)、龈沟出血指数(mBI)和种植体周探诊深度(PD)等临床指标；此外提取种植体周围龈沟液、确定种植体周围龈沟液量(GCF)及检测IL-8水平；最后通过手术直观评价种植体周围骨缺损，并制备标本进行光镜及扫描电镜观察。
　　 结果：⑴本实验中细丝线栓结的微型支抗种植体周围均出现不同程度的炎症。⑵去除丝线栓结后，C60/TiO2组PLI、mBI、GCF量和IL-8总量明显下降(P＜0.05)，与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05)；C60/TiO2组骨缺损深度(DD)及缺损宽度(DW)均比对照组减少，差异有统计学意义(P＜0.05)。⑶GCF量与种植体周围组织炎性程度相关，其中检测IL-8浓度可更好地反映PD情况。⑷光镜和电镜下显示纳米C60/TiO2薄膜涂层支抗种植体与颌骨的愈合形式主要为纤维结合，有骨性愈合的趋势。
　　 结论：①本研究通过对种植体进行丝线栓结的方法，成功建立了支抗种植体周围炎的动物模型。②纳米C60/TiO2薄膜涂层对实验性微型支抗种植体周围炎的防治具有积极的作用。

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论文说明：中英文词汇对照表

声明

前言

第一章 纳米C60／TiO2薄膜涂层的构建

第二章 纳米C60／TiO2薄膜涂层的抗菌性能研究

第一节 纳米C60／TiO2薄膜涂层对大肠杆菌的抗菌性能

第二节纳米C60／TiO2薄膜涂层对口腔常见细菌的抗菌性能

第三章 纳米C60／TiO2薄膜涂层的生物相容性评价

第四章 纳米C60／TiO2薄膜涂层微型支抗种植体的动物实验评价

全文总结

参考文献

攻读学位期间发表的论文目录及与学位论文相关的被SCI收录的学术论文

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