选择性激光熔覆微孔钛试件制备及体外生物学评价

摘要

目的：
　　本实验以纯钛为研究对象，利用选择性激光熔覆技术在纯钛表面构建交通互连的微孔结构，再对其进行碱酸热处理，通过与其他四种不同的钛表面进行对比实验，探究经碱酸热处理的选择性激光熔覆微孔钛在体外生物学活性方面是否具有优势。
　　材料与方法：
　　光滑组：选用99.99%高纯度商业钛板，激光切割成10×10×2mm的钛试件（n=150），碳化硅砂纸(800＃到7000#)打磨至表面呈镜面状，超声清洗机清洗、干燥。喷砂酸蚀组：随机选取30个光滑钛试件，选用笔式喷砂机对钛试件表面进行喷砂处理（颗粒直径：120?m，压力：0.45MPa，距离：5cm），超声波清洗机清洗、干燥后放入混合酸中，纯水清洗，干燥备用。亲水组：亲水组与喷砂酸蚀组处理过程相同但是在氮气保护下进行，处理后置于等渗氯化钠溶液中密封保存，防止暴露于空气中。选择性激光熔覆组：样本大小为10×10×2mm，先使用Solidworks软件设计，Magics软件对模型进行水平切成许多薄层的二维图像，EOSINT M270 SLM机根据数据利用钛粉（纯度>99.5%+颗粒直径小于45?m），电脑提供分层扫描数据，激光束按设定线路扫描。粉缸上升，成型缸下降，将钛粉平铺于成型缸中，制备选择性激光熔覆微孔钛（n=60）。超声波清洗机清洗、干燥。选择性激光熔覆-碱酸热处理组：从选择性激光熔覆组随机选取30个钛试件，先置于5mol/L NaOH溶液中，60℃，24h，后置于0.5 mmol/L HCL溶液中，40℃，24h，蒸馏水清洗，干燥，再将试件加热到600℃，1h，再冷却至室温。选择性激光熔覆-碱酸热处理组为实验组，空白对照为光滑组，阴性对照分别为喷砂酸蚀组、亲水组和选择性激光熔覆组。场发射扫描电镜（FESEM）检测试件表征及微孔钛的孔径情况；人类血清白蛋白ELISA试剂盒检测试件表面蛋白质吸附能力；CCK-8试剂盒检测细胞增殖能力；AKP试剂盒测定试件表面对细胞分化的影响。
　　结果：
　　FESEM观察显示光滑组表面可见经砂纸打磨出的较长、浅的划痕；SLA组和ModSLA组具有相似的表面结构：可见尖锐的峰嵴，呈相互交错状；SLM组表面极为粗糙，可以观察到熔化或熔融钛颗粒；SLM-T组表面形貌与SLM组相似。蛋白质吸附实验在5、10、20、40、60min时，五组之间的吸光度值差异有统计学意义(P＜0.05)。在5、10、20、40、60min时，SLM-T组对HSA具有相对良好的吸附特性。细胞增殖实验结果显示：随时间变化，PT组、SLA组、ModSLA组、SLM组、SLM-T组之间的细胞增殖活性均呈增长趋势。第1、3、5天，与其他3组相比，SLM组和SLM-T组表现出最为显著的增殖活性（P＜0.01）。细胞分化实验结果显示：随时间变化，PT组、SLA组、ModSLA组、SLM组、SLM-T组之间的细胞碱性磷酸酶活性均呈增长趋势。在第14天，SLM组与PT组的AKP表达水平无明显差异，SLM-T组与其余4组相比，SLM-T组有着最为显著的AKP表达水平（P＜0.01）。
　　结论：
　　体外实验表明，经碱酸热处理的选择性激光熔覆微孔钛具有良好的体外生物学活性，可望促进骨结合，潜在的提升种植体植入后的初期稳定性。

目录

声明

缩略词表

1．前言

2．材料方法

2.1实验材料

2.2试件准备和分组

2.3表面形态检测以及微孔钛孔径的检测

2.4SLM微孔钛孔隙率检测

2.5 体外材料表面蛋白质吸附试验

2.6细胞学评价

2.7统计学分析

3.结果

3.1各组试件形态观察

3.2不同钛试件表面形貌分析

3.3 SLM孔径和微孔钛孔隙率检测

3.3 蛋白质吸附评价

3.4细胞增殖特性

3.5碱性磷酸酶检测

4.讨论

4.1蛋白质和细胞的选择

4.2 实验结果分析

4.3 实验结论和展望

5.结论

参考文献

附录

致谢

综述:种植体表面性能与体外生物学活性的研究进展