生物材料表面特性是影響與細(xì)胞相互作用的關(guān)鍵。由于氧化物的氧原子始終處在最外層,氧化物材料表面特性本質(zhì)上是由其表面氧原子狀態(tài)所決定的。本研究通過TiO₂微納米結(jié)構(gòu)來構(gòu)建不同氧原子排列表面,借玻璃態(tài)和單晶SiO₂產(chǎn)生不同氧原子排列的宏觀表面,以氧化物表面氧原子狀態(tài)為材料學(xué)的主要考量,從表面磷酸鈣（CaP）礦化、蛋白質(zhì)吸附狀態(tài)、與細(xì)胞[間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）和巨噬細(xì)胞（RAW 264.7）]相互作用等方面,系統(tǒng)地開展了表面不同氧原子狀態(tài)對(duì)成骨性能及免疫響應(yīng)的作用規(guī)律和機(jī)制的研究。主要取得以下方面的研究成果:1.微納米結(jié)構(gòu)TiO₂表面對(duì)成骨性能的影響采用水熱法制備表面暴露{001}和{101}晶面的銳鈦礦相TiO₂微米多面體。當(dāng)模擬環(huán)境中不含胎牛血清（FBS）時(shí),CaP沉積物在多面體的各個(gè)表面均勻覆蓋,表面礦化行為無差異性出現(xiàn)。加入FBS后多面體表面出現(xiàn)差異性礦化行為,CaP均勻覆蓋{101}晶面,而{001}晶面上僅有少量出現(xiàn)。這主要是不同晶面上FBS吸附行為不同,導(dǎo)致了后續(xù)礦化差異性的出現(xiàn)。MSCs培... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

目前醫(yī)用骨植入物的應(yīng)用概述[4]

第一章緒論3圖1.2基于骨組織的微觀結(jié)構(gòu)和微觀組成[8]Fig.1.2Microstructureandmicrocompositionbasedbonetissue.[8]機(jī)體免疫系統(tǒng)、骨組織和植入材料三者之間的相互作用，是骨生物材料在骨整合進(jìn)程中涉及到的主要內(nèi)容。當(dāng)生物材料植入后，體內(nèi)細(xì)胞與材料之間的相互作用以及細(xì)胞良好的響應(yīng)性，是植入成功的關(guān)鍵。體內(nèi)細(xì)胞和組織的生物功能除了會(huì)受到各類生化因子（生長因子等）的調(diào)控外[9,10]，生物材料的理化特性也會(huì)從不同層面影響細(xì)胞和組織的生理功能[11]。研究人員進(jìn)而提出“材料生物學(xué)”的概念，用以強(qiáng)調(diào)生物材料特性對(duì)組織微環(huán)境的調(diào)控，提升植入體與組織間的響應(yīng)效果[12]。這類研究注重材料化學(xué)物理特性對(duì)不同層面生物學(xué)功能的影響規(guī)律和相關(guān)作用機(jī)制，提升對(duì)細(xì)胞的募集和分化，構(gòu)建起有利于組織修復(fù)的微環(huán)境，從而加速細(xì)胞的增殖和分化，促進(jìn)組織修復(fù)和整合。綜上所述，深入了解骨組織結(jié)構(gòu)和骨組織生成進(jìn)程，對(duì)于指導(dǎo)骨植入材料的設(shè)計(jì)和提高植入體表面的骨整合能力，具有較為重要的意義。1.2.1骨整合進(jìn)程骨組織的愈合與其他組織不同，其過程是通過新骨的生成來實(shí)現(xiàn)的。骨植入體的移植和愈合，被定義為其與受體組織之間形成的新骨的包絡(luò)和交錯(cuò)結(jié)合過程[13]。這個(gè)過程是由多個(gè)步驟依次串聯(lián)組成：最初階段，骨植入體會(huì)引起機(jī)體免疫反應(yīng)而導(dǎo)致炎癥細(xì)胞的積累。然后，宿主體內(nèi)的間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymalstemcells,MSCs)會(huì)向植入部位轉(zhuǎn)移，并隨后發(fā)生一系列分化行為，在新骨形成的過程中起到重要的作用[14,15]。

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文4圖1.3生物材料植入機(jī)體后引起的免疫反應(yīng)[16]Fig.1.3Immuneresponsefollowingbiologicallyinertbiomaterialimplantation.[16]當(dāng)骨植入體進(jìn)入機(jī)體后，宿主的免疫反應(yīng)總是優(yōu)先發(fā)生的，如圖1.3所示，是決定植入體長期發(fā)揮作用的重要因素，關(guān)系到應(yīng)用效果的好壞。免疫反應(yīng)的發(fā)生主要由于生物材料植入時(shí)的創(chuàng)傷，以及機(jī)體對(duì)外來物的排斥作用。材料植入機(jī)體后，數(shù)秒內(nèi)血液和組織液中的蛋白就會(huì)吸附在其表面，這促使免疫相關(guān)細(xì)胞（單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）在表面的浸潤和粘附。這些細(xì)胞活化并釋放能夠?qū)⒔M織修復(fù)細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞，間充質(zhì)干細(xì)胞等）募集到炎癥部位的細(xì)胞因子和趨化因子，進(jìn)而促成免疫反應(yīng)的發(fā)生[17,18]。隨著對(duì)骨整合研究的逐漸深入，科學(xué)家們意識(shí)到巨噬細(xì)胞在宿主對(duì)植入體響應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。在植入體周圍，成纖維細(xì)胞、干細(xì)胞等受到在材料表面黏附的巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子的募集作用，其增殖、遷移和分化等細(xì)胞行為受到細(xì)胞因子的調(diào)控，是骨再生的最初步驟[19,20]。其中，MSCs在植入體的骨整合進(jìn)程中起到關(guān)鍵的作用，其轉(zhuǎn)移并黏附在植入體表面，受到多種多樣的骨誘導(dǎo)因素調(diào)控而逐步發(fā)生分化行為，產(chǎn)生軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞，促進(jìn)骨組織的再生。骨移植體與骨組織間出現(xiàn)血管和組織再生，成骨細(xì)胞開始在植入體表面分泌新的細(xì)胞外基質(zhì)，逐漸礦化形成新骨，完成與植入體表面的骨整合過程[21,22]，如圖1.4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]兩種晶型二氧化鈦對(duì)神經(jīng)細(xì)胞生長的影響[J]. 詹敏晶,李剛,魏強(qiáng),崔華雷,林凌.  膜科學(xué)與技術(shù). 2009(06)
[2]不同晶型氧化鋁對(duì)肺巨噬細(xì)胞表面形態(tài)的影響[J]. 陳莉,富博,趙秀清,章吉芳,楊美玉.  中華勞動(dòng)衛(wèi)生職業(yè)病雜志. 1991(02)



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