【摘要】：為調控生物活性Ti金屬材料的生物活性,使用滅活的細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表面的細菌生物膜的細胞外基質較BP-Ti表面細菌生物膜的細胞外基質含較多蛋白,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內均可誘導磷灰石形成,但BAA-Ti誘導磷灰石能力低于BP-Ti。AA-Ti在1 d內可誘導磷灰石生成,但在5 d內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細胞培養(yǎng)實驗表明,細胞增殖能力順序為: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金屬材料的生物學性能,可通過表面雜化生物膜的方式實現對Ti的生物活性的調控。
【圖文】：

10期的衍射峰；AA-Ti中含有少量TiH1.5的衍射峰，并具有網絡狀的多孔結構。S.aureus在Ti表面培養(yǎng)1和3d后，材料表面還未被細菌完全覆蓋；而5d后，材料表面被細菌完全覆蓋(圖2)。XRD表明，，此時測得的表面晶體結構沒有變化，說明表面覆蓋的生物膜中的物質結晶度較低(圖3)。MTT測試結果表明，培養(yǎng)5d后，在AA-Ti表面較P-Ti表面有更多的細菌，但兩者的細菌生物膜的厚度沒有顯著的差別。BP-Ti和BAA-Ti表面細菌生物膜中的蛋白總量和細胞外基質中的蛋白量測試結果表明，在BAA-Ti表面的生物膜中的蛋白及細胞外基質中蛋白的總量均較BP-Ti表面多，這與其表面的細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胞外基質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表面的細胞外基質中含有較多的多糖，并且上述2種物質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構。AFM表面電勢測量結果顯示(圖5)，AA-Ti表面有-279.2mV的負電勢，表明其表面有較多的負電荷；BP-Ti表面有-57.6mV的負電勢，其表面也可能含有較多的負電荷；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，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構。XRD證實其為磷灰石結構[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呈現了PO4的特征峰[23]，在BAA-Ti和BP-Ti表面，出現了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誘導了磷灰石的形成，在BAA-Ti和BP-Ti表面有蛋白質存在。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：滅活細菌生物膜雜化Ti金屬材料的生物活性研究1407

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