本文關(guān)鍵詞：載鍶微納米化涂層的構(gòu)建及生物學(xué)活性評(píng)價(jià)

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【摘要】：【背景】牙種植體由于其良好的功能及美學(xué)效果,是目前口腔臨床上公認(rèn)的缺失牙修復(fù)的最佳方案。但目前種植臨床上仍存在以下難題:首先,對(duì)于一些患有骨代謝疾病的患者種植效果仍然不理想,比如骨質(zhì)疏松癥(Osteoporosis,OP);其次,常規(guī)種植治療從拔牙到最終修復(fù)完成大約需要6~12個(gè)月的周期,這在很大程度上影響了患者對(duì)種植的接受程度。因此如何改善OP下種植效果,并且縮短種植治療周期是口腔臨床上亟待解決的難題。種植體表面處理是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的提高種植成功率的有效手段,種植體表面處理方法主要包括表面粗化和化學(xué)改性兩大類。表面粗化是通過(guò)物理或化學(xué)的方法將種植體表面處理成微米、納米等不同級(jí)別的粗糙度來(lái)提高種植體的骨結(jié)合率,目前納米級(jí)表面由于其良好的生物學(xué)活性成為近年來(lái)學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。同時(shí),一種新的觀點(diǎn)認(rèn)為從仿生學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看,將種植體表面處理成為微米、納米分層疊加的結(jié)構(gòu),可以更有效的模擬骨組織微米納米分層組裝的的天然結(jié)構(gòu),從而更好地促進(jìn)種植體周圍骨生成。納米化及微/納米表面處理已成為目前種植體表面粗化的研究趨勢(shì)。表面化學(xué)改性是通過(guò)在種植體表面增加新的化學(xué)成分來(lái)提高種植體骨結(jié)合效果。鍶由于具有同時(shí)促進(jìn)成骨和抑制破骨的雙重作用,在骨質(zhì)疏松的臨床治療中得到了廣泛應(yīng)用,在種植體表面載入促進(jìn)骨生成的鍶元素不僅可以提高種植體周圍新生骨量,還可避免鍶的全身應(yīng)用帶來(lái)的一系列并發(fā)癥。因此,在種植體表面載入鍶元素為種植體表面化學(xué)改性提供了一個(gè)新的選擇思路。本研究嘗試將載鍶化學(xué)改性及納米、微/納米表面粗化處理兩種方式結(jié)合起來(lái),在種植體表面構(gòu)建不同粗糙度及化學(xué)組成的的種植體表面,評(píng)估其對(duì)種植體骨結(jié)合的影響,同時(shí)對(duì)氧化鈦納米管(NT-Ti O2)和載鍶納米表面(NT-Sr)兩種納米化涂層進(jìn)行比較,評(píng)估二者對(duì)于拔牙后即刻種植骨結(jié)合的影響。【目的】通過(guò)材料學(xué)性能檢測(cè)、離體細(xì)胞生物學(xué)活性評(píng)估及在體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察,來(lái)分析粗糙度和表面化學(xué)成分各異的表面涂層在種植體骨結(jié)合形成過(guò)程中所起的作用,并評(píng)價(jià)MNT-Sr表面對(duì)正常骨質(zhì)及OP條件下對(duì)種植體骨結(jié)合的影響。同時(shí)比較陽(yáng)極氧化法制備的氧化鈦納米管表面與磁控濺射技術(shù)制備的載鍶納米化表面對(duì)拔牙后即刻種植骨結(jié)合的影響�！痉椒ā�1、采用HF酸蝕+磁控濺射的方法制備微/納米化載鍶表面(MNT-Sr),選擇光滑表面鈦(ST)、HF酸蝕制備的微米表面鈦(MT)、磁控濺射法制備的納米載鍶表面鈦(NT-Sr)作為對(duì)照組,掃描電鏡(SEM)、原子力學(xué)顯微鏡(AFM)觀察四種不同表面的微觀形貌,SEM觀察樣品斷層界面,X射線光電子分光鏡檢查(XPS)與X衍射物相分析(XRD)檢測(cè)表面化學(xué)成分,環(huán)氧樹脂對(duì)接拉伸試驗(yàn)接側(cè)涂層界面結(jié)合強(qiáng)度,通過(guò)接觸角測(cè)定評(píng)價(jià)其親水性,離子釋放試驗(yàn)檢測(cè)鍶離子在PBS溶液中的釋放規(guī)律;2、將小鼠MC3T3-E1成骨細(xì)胞系接種于ST、MT、NT-Sr、MNT-Sr四種不同表面樣品上,通過(guò)細(xì)胞粘附試驗(yàn)觀察早期粘附,MTT方法檢測(cè)細(xì)胞增殖能力,SEM及免疫熒光染色觀察細(xì)胞形態(tài),堿性磷酸酶(ALP)活性評(píng)價(jià)細(xì)胞成骨分化能力;3、在四種不同鈦片表面進(jìn)行大鼠原代骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)體外培養(yǎng),觀察不同表面對(duì)BMSCs早期粘附、增殖、形態(tài)、分化等生物活性的影響;4、將四種不同表面的鈦種植體植入正常大鼠股骨,3月后處死取材,通過(guò)Micro-CT觀察種植體周圍骨改建情況,四環(huán)素-鈣黃綠素雙熒光標(biāo)記分析種植體周圍骨礦化沉積率(Bone Mineralization Apposition Rate,MAR),亞甲基藍(lán)酸性品紅染色觀察種植體周圍骨結(jié)合率(Bone-to-implant,BIC),最大拔出力檢測(cè)評(píng)估種植體周圍骨結(jié)合力;5、采用切除大鼠雙側(cè)卵巢的方法建立OP動(dòng)物模型,然后將四種不同表面種植體植入OP大鼠股骨,飼養(yǎng)3月后處死取材,通過(guò)Micro-CT掃描、組織學(xué)染色分析、生物力學(xué)檢測(cè)評(píng)價(jià)種植體周圍骨結(jié)合效果;6、比較陽(yáng)極氧化處理制備的氧化鈦納米管表面(NT-Ti O2)與磁控濺射技術(shù)制備的載鍶納米顆粒表面(NT-Sr)的表面材料學(xué)性能,然后將其植入犬拔牙后新鮮牙槽窩內(nèi),術(shù)后3月處死取材評(píng)價(jià)兩種不同納米化表面對(duì)拔牙后即刻種植骨結(jié)合的影響。【結(jié)果】1、通過(guò)HF酸蝕方法成功制備了直徑2~5μm微米坑窩狀結(jié)構(gòu),磁控濺射法在鈦表面構(gòu)建均勻分布的直徑20~40nm的納米顆粒表面,HF酸蝕+磁控濺射方法制備微米坑復(fù)合納米顆粒的微/納米涂層表面;兩組載鍶樣品表面涂層厚度未20~40nm,經(jīng)XPS分析NT-Sr及MNT-Sr表面載入了非結(jié)晶態(tài)的鍶元素;而且載鍶涂層具有良好的界面結(jié)合強(qiáng)度;接觸角測(cè)定發(fā)現(xiàn)MT親水性最佳,其次是MNT-Sr、NT-Sr、ST;在MNT-Sr及NT-Sr浸泡后的PBS溶液中檢測(cè)到了鍶離子的釋放,并且隨著時(shí)間的推移,鍶離子釋放速度逐漸減慢,而同期MNT-Sr表面鍶離子釋放量大于NT-Sr表面;2、與其他三組相比,MT組粘附了更多的小鼠MC3T3-E1成骨細(xì)胞;MTT試驗(yàn)提示4d時(shí)MT與MNT-Sr表現(xiàn)出較強(qiáng)的細(xì)胞增殖能力,第7d時(shí),MNT-Sr增殖能力更強(qiáng);ST與NT-Sr組細(xì)胞表現(xiàn)為較強(qiáng)的伸展性,但NT-Sr組細(xì)胞伸出較多偽足,且細(xì)胞之間接觸更廣泛,MT與MNT-Sr表面細(xì)胞多表現(xiàn)為長(zhǎng)梭形或多角形,與MT相比,MNT-Sr表面細(xì)胞間連接更多,且細(xì)胞偽足更加粗壯;MNT-Sr的ALP活性最佳,其次是NT-Sr、ST、MT;3、細(xì)胞粘附試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在四組表面粘附的BMSCs數(shù)目隨著時(shí)間推移不斷增加;與其他三種表面相比,MT在30min、60min、120min粘附了更多的BMSCs,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;同時(shí),在30min時(shí),MNT-Sr表面比ST及NT-Sr表面粘附了更多BMSCs;細(xì)胞增殖能力檢測(cè)發(fā)現(xiàn),與ST和MNT-Sr相比,MT在4和7d時(shí)更有利于細(xì)胞增殖。細(xì)胞培養(yǎng)7d后,MT組細(xì)胞增殖能力高于NT-Sr;同時(shí)4d時(shí),NT-Sr表面細(xì)胞活性高于MNT-Sr表面。細(xì)胞形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn),ST與NT-Sr表面細(xì)胞主要以伸展性較好的扁平狀細(xì)胞為主,但區(qū)別在于NT-Sr表面BMSCs細(xì)胞間接觸交流明顯多于ST表面;而MT與MNT-Sr表面主要以長(zhǎng)梭形或偽足較多的多角形細(xì)胞為主,但與MT表面BMSCs相比,MNT-Sr表面BMSCs伸出的突觸更為寬大粗壯。與NT-Sr和MNT-Sr表面相比,MT表面的ALP活性顯著下降,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,且MNT-Sr組具有最高的成骨礦化能力;4、種植體植入后3月,Micro-CT掃描結(jié)果提示MNT-Sr組骨體積分?jǐn)?shù)(BV/TV)、骨小梁數(shù)目(Tb.N)、骨小梁厚度(Tb.Th)均顯著高于其他三組,而骨小梁間隙(Tb.Sp)低于MT組;BV/TV方面MT組高于NT-Sr組,NT-Sr高于ST組;ST、MT、NT-Sr、MNT-Sr骨礦化沉積率(MAR)分別是1.6±0.45μm/d、2.32±0.59μm/d、2.92±0.58μm/d、3.66±0.62μm/d;骨結(jié)合率(BIC)分別為39.70±6.00%、57.60±7.79%、46.10±5.51%、70.38±8.61%;最大拔出力分別為108.9±46.50N、176.4±47.85N、136.9±21.65N、231.4±67.66N;5、大鼠切除卵巢后3月,Micro-CT掃描發(fā)現(xiàn),去勢(shì)大鼠骨小梁明顯變細(xì),骨髓腔變大,骨質(zhì)變得疏松,BV/TV、Tb.N、Tb.Th等骨小梁參數(shù)均顯著下降,Tb.Sp顯著升高。種植體植入OP建模成功的大鼠股骨3月后取材觀察發(fā)現(xiàn),MNT-Sr組種植體周圍新生骨量、BIC、MAR、最大拔出力均優(yōu)于其他三組;雖然NT-Sr組MAR高于MT組,但是在種植體周圍新生骨量、BIC、最大拔出力方面,MT組均高于NT-Sr組;6、SEM掃描結(jié)果提示,通過(guò)陽(yáng)極氧化方法在光滑鈦片表面制備了直徑為15~80nm管徑的氧化鈦納米管表面(NT-Ti O2),通過(guò)磁控濺射法制備了載鍶直徑20~40nm納米顆�；砻�(NT-Sr)。通過(guò)環(huán)氧樹脂對(duì)接拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),NT-Sr表面的納米顆粒表面具有更好的界面結(jié)合強(qiáng)度。即刻種植后3月Micro-CT結(jié)果、亞甲基藍(lán)酸性品紅染色及軸向拔出試驗(yàn)提示與NT-Ti O2表面種植體相比,NT-Sr組更有利于促進(jìn)拔牙后即刻種植的骨結(jié)合效果�！窘Y(jié)論】1、HF酸蝕方法可以在鈦表面制備微米凹坑狀結(jié)構(gòu),磁控濺射法可以在鈦表面構(gòu)建納米化表面,同時(shí)載入鍶元素,通過(guò)HF酸蝕+磁控濺射的方法可以在鈦表面成功構(gòu)建載鍶微/納米化的仿生涂層,MT和MNT-Sr表面具有更好的親水性,而磁控濺射制備的載鍶表面可以實(shí)現(xiàn)鍶的持續(xù)緩慢釋放;2、HF酸蝕的微米級(jí)表面更有利于成骨細(xì)胞的早期粘附,而載鍶的納米級(jí)表面更有利于提高成骨分化活性,并有助于加強(qiáng)細(xì)胞間連接,載鍶的微/納米表面綜合了微米、納米及鍶的生物學(xué)作用,進(jìn)而更有助于提高成骨細(xì)胞體外生物活性;3、與其他三種表面相比,MT表面更有利于大鼠BMSCs的早期粘附及增殖,NT-Sr和MNT-Sr兩種表面對(duì)BMSCs早期粘附和增殖的影響無(wú)顯著差別;在四組樣品中,NT-Sr與MNT-Sr表面更有利于BMSCs成骨分化;4、載鍶納米化表面更有利于種植體周圍骨礦化,但與載鍶納米化表面相比,微米級(jí)表面更有利于種植體骨結(jié)合效果,與其他三組相比,MNT-Sr表面對(duì)骨結(jié)合促進(jìn)效果最為明顯;5、由于MNT-Sr表面在提高種植體表面粗糙度的同時(shí),載入了具有抗OP作用的鍶元素,使其可以有效提高骨質(zhì)疏松下種植體骨結(jié)合效果;6、與NT-Ti O2表面相比,具有良好的涂層界面結(jié)合強(qiáng)度的NT-Sr表面更有利于拔牙后即刻種植。
【關(guān)鍵詞】：鍶 微米 納米 微/納米 酸蝕 磁控濺射 成骨細(xì)胞 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 骨結(jié)合 骨質(zhì)疏松 種植體 表面處理 即刻種植
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R783.1
【目錄】：

• 縮略語(yǔ)表5-7
• 中文摘要7-12
• 英文摘要12-20
• 前言20-22
• 文獻(xiàn)回顧22-37
• 第一部分 載鍶微納米化涂層的構(gòu)建及材料學(xué)性能檢測(cè)37-48
• 1 材料37-38
• 2 方法38-39
• 3 結(jié)果39-45
• 4 討論45-48
• 第二部分 載鍶微納米化涂層對(duì)成骨細(xì)胞生物學(xué)功能的影響48-58
• 1 材料48-49
• 2 方法49-50
• 3 結(jié)果50-56
• 4 討論56-58
• 第三部分 載鍶微納米化涂層對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞生物活性的影響58-69
• 1 材料58-59
• 2 方法59-60
• 3 結(jié)果60-67
• 4 討論67-69
• 第四部分 載鍶微納米化涂層對(duì)正常骨質(zhì)種植體骨結(jié)合的影響69-78
• 1 材料70
• 2 方法70-72
• 3 結(jié)果72-76
• 4 討論76-78
• 第五部分 載鍶微納米化涂層對(duì)OP下種植體骨結(jié)合的影響78-89
• 1 材料79-80
• 2 方法80-83
• 3 結(jié)果83-87
• 4 討論87-89
• 第六部分 兩種不同納米化涂層對(duì)拔牙后即刻種植骨結(jié)合的影響89-100
• 1 材料89-90
• 2 方法90-93
• 3 結(jié)果93-99
• 4 討論99-100
• 小結(jié)100-102
• 參考文獻(xiàn)102-114
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷和研究成果114-116
• 致謝116

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 房思思;張麗萍;劉璐;;氟的生物學(xué)作用——氟對(duì)骨的作用[J];微量元素與健康研究;2011年04期

2 凌云華;裘雁冰;陸益;吳洪斌;;雷洛昔芬的安全性評(píng)介[J];藥物不良反應(yīng)雜志;2007年02期

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本文編號(hào)：1101639