【摘要】：為調(diào)控生物活性Ti金屬材料的生物活性,使用滅活的細(xì)菌生物膜對其進行雜化。金黃色葡萄球菌(S.aureus)在純Ti(P-Ti)和酸堿處理Ti(AA-Ti)表面培養(yǎng)5 d后在121℃、0.13 MPa條件下滅活30 min,獲得細(xì)菌生物膜雜化的純Ti(BP-Ti)和酸堿處理Ti(BAA-Ti)。BCA蛋白分析和苯酚-硫酸分析表明,在BAA-Ti表面的細(xì)菌生物膜的細(xì)胞外基質(zhì)較BP-Ti表面細(xì)菌生物膜的細(xì)胞外基質(zhì)含較多蛋白,而后者含有較多的多糖。酶免疫分析表明,在BP-Ti和BAA-Ti表面的腸毒素都低于閾值。模擬體液(SBF)浸泡實驗表明,BAA-Ti和BP-Ti在5 d內(nèi)均可誘導(dǎo)磷灰石形成,但BAA-Ti誘導(dǎo)磷灰石能力低于BP-Ti。AA-Ti在1 d內(nèi)可誘導(dǎo)磷灰石生成,但在5 d內(nèi)P-Ti表面無磷灰石生成。表明生物膜提高了BP-Ti的生物活性,但降低了BAA-Ti的生物活性。這可能源于生物膜中多糖有利于促進磷灰石的形成,而其中的蛋白抑制磷灰石的形成。MG-63細(xì)胞培養(yǎng)實驗表明,細(xì)胞增殖能力順序為:BAA-TiBP-TiAA-TiP-Ti,表明生物膜中的蛋白抑制細(xì)胞的增殖。Ti表面雜化的生物膜顯著影響Ti金屬材料的生物學(xué)性能,可通過表面雜化生物膜的方式實現(xiàn)對Ti的生物活性的調(diào)控。
【圖文】：

10期的衍射峰；AA-Ti中含有少量TiH1.5的衍射峰，并具有網(wǎng)絡(luò)狀的多孔結(jié)構(gòu)。S.aureus在Ti表面培養(yǎng)1和3d后，材料表面還未被細(xì)菌完全覆蓋；而5d后，材料表面被細(xì)菌完全覆蓋(圖2)。XRD表明，，此時測得的表面晶體結(jié)構(gòu)沒有變化，說明表面覆蓋的生物膜中的物質(zhì)結(jié)晶度較低(圖3)。MTT測試結(jié)果表明，培養(yǎng)5d后，在AA-Ti表面較P-Ti表面有更多的細(xì)菌，但兩者的細(xì)菌生物膜的厚度沒有顯著的差別。BP-Ti和BAA-Ti表面細(xì)菌生物膜中的蛋白總量和細(xì)胞外基質(zhì)中的蛋白量測試結(jié)果表明，在BAA-Ti表面的生物膜中的蛋白及細(xì)胞外基質(zhì)中蛋白的總量均較BP-Ti表面多，這與其表面的細(xì)菌總量較多的狀況一致。BP-Ti和BAA-Ti表面培養(yǎng)5d后生物膜中的總多糖和細(xì)胞外基質(zhì)中的多糖含量測試表明，BAA-Ti表面生物膜中含有較多的多糖，而在BP-Ti表面的細(xì)胞外基質(zhì)中含有較多的多糖，并且上述2種物質(zhì)的含量的差異存在顯著性(p<0.05)。圖4表明AA-Ti和BAA-Ti分別較P-Ti和BP-Ti擁有更為粗糙的表面；在生物膜雜化的表面，較未雜化的表面有較多的微凸起結(jié)構(gòu)。AFM表面電勢測量結(jié)果顯示(圖5)，AA-Ti表面有-279.2mV的負(fù)電勢，表明其表面有較多的負(fù)電荷；BP-Ti表面有-57.6mV的負(fù)電勢，其表面也可能含有較多的負(fù)電荷；而BAA-Ti和P-Ti表面的電勢分別為280.1和207.5mV，表明在本實驗條件下獲得的BAA-Ti及P-Ti表面可能帶有正電荷。表面電勢具有如下規(guī)律：AA-Ti<BP-Ti<P-Ti<BAA-Ti。圖6給出了BAA-Ti和BP-Ti表面的腸毒素A~E的OD值。在2種表面，腸毒素A、C、D、E的含量未顯示出顯著性差異，但在BAA-Ti表面的腸毒素B較BP-Ti表面更多(p<0.05)。2.2SBF浸泡實驗結(jié)果圖7給出了在SBF中浸泡不同時間后各樣品表面的SEM像。在SBF中浸泡1和3d后，在P-Ti、BP-Ti和BAA-Ti表面未發(fā)現(xiàn)沉?

10期層沉積物所覆蓋。浸泡5d后，P-Ti表面依然無沉積物呈現(xiàn)，而BP-Ti、AA-Ti和BAA-Ti表面均被沉積物覆蓋。上述沉積物與文獻中的類骨磷灰石具有相似的結(jié)構(gòu)。XRD證實其為磷灰石結(jié)構(gòu)[22](圖8)。在XRD譜中明顯看出，在BAA-Ti表面磷灰石沉積速率低于AA-Ti表面。FTIR譜(圖9)顯示，浸泡1d后，AA-Ti表面在1022、959和870cm-1呈現(xiàn)了PO4的特征峰[23]，在BAA-Ti和BP-Ti表面，出現(xiàn)了1639、1527和1399cm-1的酰胺I帶和酰胺II帶的特征峰[24,25]。說明在浸泡1d時，AA-Ti誘導(dǎo)了磷灰石的形成，在BAA-Ti和BP-Ti表面有蛋白質(zhì)存在。浸泡3d時的FTIR譜與1d時相似。浸泡5d后，在AA-Ti、BAA-0.000.020.040.060.08ODvalueBP-TiBAA-TiABCDESample**圖6BAA-Ti和BP-Ti表面生物膜中的腸毒素A、B、C、D、E的OD值Fig.6Opticaldensity(OD)ofstaphylococcalenterotox-ins(A,B,C,DandE)onBAA-TiandBP-Ti(**—p<0.05)圖7P-Ti、BP-Ti、AA-Ti及BAA-Ti在SBF中浸泡不同時間后表面SEM像Fig.7SurfaceSEMimagesofP-Ti(a1~a3),BP-Ti(b1~b3),AA-Ti(c1~c3)andBAA-Ti(d1~d3)aftersoakedinSBFfor1d(a1~d1),3d(a2~d2)and5d(a3~d3)盧曉鋒等：滅活細(xì)菌生物膜雜化Ti金屬材料的生物活性研究1407

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