口腔纯钛种植体表面改性及其生物性能研究

发布时间：2017-06-08 23:03

  本文关键词：口腔纯钛种植体表面改性及其生物性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自19世纪70年代，纯钛的骨整合现象被Branemark和Schroeder提出之后，纯钛作为植入体在口腔医学领域的研究和应用受到越来越多的重视。纯钛用于口腔种植体具有良好的生物相容性、抗腐蚀性等优点。由于其生物活性较低，在临床应用中骨整合周期长，因此为提高纯钛表面的生物活性以降低骨整合周期，人们对其进行了各种改性处理。目前经改性后种植体表面结构与骨结合的机制仍不明确，有待深入研究。本文重点研究了口腔纯钛种植体的三种表面改性工艺，并通过表面结构和体外细胞生物活性的表征，给出最优化的改性工艺，探讨成骨细胞与不同纯钛表面结构的响应机制。 首先，，本文对打磨抛光后的纯钛片（Pure Ti）分别用喷丸酸蚀（SLA）、阳极氧化（AO），以及喷丸酸蚀和阳极氧化结合（SLA+AO）的方法进行表面改性，从而得到SLA Ti、AO Ti、SLA+AO Ti三组样品。并以Pure Ti作为空白对照样品。其中喷丸酸蚀工艺参数为150μm的玻璃球，喷丸时间40s，在10wt%草酸水溶液90℃油浴2h；阳极氧化是在90伏电压下、3mol/L硫酸溶液中进行的。 其次，通过表面形貌、粗糙度、表面成分、晶相结构及亲水性能测试分析各组样品的表面结构及其形成机制。SLA处理之后的样品具有由2-3um凹坑和100-400nm孔洞组成的分级多孔形貌特征。AO处理之后的样品表面形成20-400nm孔结构的锐钛矿相氧化膜。SLA+AO方法处理之后的样品表面形成具有微纳分级多孔结构的锐钛矿相氧化膜。 最后，本文研究了体外小鼠成骨细胞MC3T3-E1在四组样品（PureTi；SLA Ti；AO Ti；SLA+AO Ti）表面上的细胞生物学行为，包括生物毒性、细胞增殖、细胞黏附和铺展、细胞基因表达以及细胞分化行为。活/死细胞检测结果显示四组样品均无细胞毒性。ALP、OCN及OPN等基因表达检测结果表明：在培养早期（2天），SLA Ti、AO Ti和SLA+AO Ti上的成骨细胞代谢速度较Pure Ti样品上的快，其中SLA+AO Ti上的成骨细胞代谢速度最快。钙结节量检测结果表明，在培养28天后，细胞分泌的钙盐量趋势是：SLA+AO TiAO Ti SLATiPure Ti，由此可见经过喷丸酸蚀和阳极氧化改性之后的SLA+AOTi样品具有最好的生物活性、最能诱导成骨细胞分化、矿化。 综上所述，通过结合喷丸酸蚀和阳极氧化工艺改性之后的样品表面所具有的微纳分级多孔结构的锐钛矿相氧化膜，最大程度地提高了细胞的分化能力，具有最好的生物活性，有利于口腔种植体的临床应用。同时本文对样品表面结构与其生物行为之间的作用机制进行了讨论。
【关键词】：纯钛种植体 喷丸酸蚀 阳极氧化 分级多孔 生物活性
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG178;R783.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 前言10-28
• 1.1 口腔纯钛种植体10-14
• 1.1.1 口腔生物材料概述10-12
• 1.1.2 口腔纯钛种植体12-14
• 1.2 口腔纯钛种植体的表面改性14-20
• 1.2.1 机械方法14-15
• 1.2.2 物理方法15-17
• 1.2.3 化学方法17-20
• 1.3 具有生物活性的口腔纯钛种植体20-25
• 1.3.1 目前临床广泛应用的口腔纯钛种植体20-24
• 1.3.2 表面改性后影响生物活性的因素24-25
• 1.4 本课题研究的意义与研究内容25-28
• 1.4.1 本课题研究的意义25-26
• 1.4.2 本课题研究内容26-28
• 第二章 材料制备与分析方法28-33
• 2.1 材料制备28-30
• 2.1.1 原材料28-29
• 2.1.2 喷丸酸蚀 SLA 处理29
• 2.1.3 阳极氧化 AO 处理29-30
• 2.1.4 复合工艺处理30
• 2.2 结构表征方法30-32
• 2.2.1 SEM 形貌观察和 EDS 成分测量30-31
• 2.2.2 X 射线衍射分析31
• 2.2.3 XPS 成分分析31
• 2.2.4 粗糙度检测31-32
• 2.2.5 亲水性检测32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 表面结构性能研究33-50
• 3.1 表面形貌特征33-42
• 3.1.1 喷丸酸蚀处理33-38
• 3.1.2 阳极氧化组38-41
• 3.1.3 复合工艺组41-42
• 3.2 表面化学成分42-44
• 3.3 表面晶相分析44-45
• 3.4 粗糙度45-47
• 3.5 亲水性47-48
• 3.6 本章小结48-50
• 第四章 材料生物性能的体外实验研究50-61
• 4.1 实验材料、试剂及仪器50-52
• 4.1.1 实验材料50
• 4.1.2 实验试剂50-52
• 4.1.3 仪器52
• 4.2 生物毒性检测52-53
• 4.3 生物活性检测53-59
• 4.3.1 细胞增殖53-54
• 4.3.2 细胞黏附与铺展54-56
• 4.3.3 细胞基因表达56-58
• 4.3.4 细胞矿化情况58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 材料表面改性对细胞生物活性的影响61-65
• 5.1 表面改性可提高细胞分化能力61-62
• 5.2 粗糙表面抑制细胞增殖62-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 结论65-68
• 6.1 结论65-66
• 6.2 后续研究工作66-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文75-76
• 攻读硕士学位期间已受理的专利76-78

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