本文選題：鈦納米管 + 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞��； 參考：《第二軍醫(yī)大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周圍感染是人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后災(zāi)難性的并發(fā)癥，已經(jīng)感染的人工關(guān)節(jié)及生物膜沒(méi)有特殊有效的治療方法，因此感染的預(yù)防非常重要。鈦納米管材料由于其納米級(jí)的細(xì)微結(jié)構(gòu)和規(guī)則的空間構(gòu)造，具有優(yōu)良的生物相容性同時(shí)也是天然的載藥系統(tǒng)。因而通過(guò)鈦合金內(nèi)置物納米管表面負(fù)載抗菌藥物，可成為促進(jìn)成骨長(zhǎng)入，預(yù)防假體細(xì)菌粘附生長(zhǎng)的有效方法，并可為預(yù)防治療假體周圍松動(dòng)感染提供新的思路和選擇。 目的：首先通過(guò)電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備出二氧化鈦納米管涂層并進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和電鏡觀察，控制不同的制備條件下制備不同納米管孔徑的材料并比較其結(jié)構(gòu)特性。然后在鈦納米管材料表面進(jìn)行骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的培養(yǎng)，觀察其粘附，生長(zhǎng)和分化的活性，并在不同的納米結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行比較，探討納米管結(jié)構(gòu)對(duì)成骨細(xì)胞的作用。而后在已制備的鈦納米管材料表面負(fù)載慶大霉素，進(jìn)行載藥和釋藥的研究，分別在體外和體內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察載藥鈦納米管材料對(duì)金葡菌的抑菌作用。 方法： 1.在氫氟酸和中性氟化物溶液中分別用電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備鈦納米管材料。應(yīng)用X射線能譜分析其表面元素，X射線衍射儀分析其晶體結(jié)構(gòu)，電鏡下觀察和測(cè)量其結(jié)構(gòu)特征，測(cè)量表面接觸角和表面粗糙度�？刂撇煌碾妷褐苽洳煌{米孔徑的鈦納米管材料。 2.在鈦納米管材料表面培養(yǎng)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，應(yīng)用MTT法觀察其活性，熒光顯微鏡及電鏡觀察其形態(tài)，觀察其粘附生長(zhǎng)和分化情況。并與純鈦表面進(jìn)行比較。尤其在不同孔徑的鈦納米管材料表面進(jìn)行干細(xì)胞的培養(yǎng)，觀察其粘附和分化能力，分析其與鈦納米管表面結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系。 3.應(yīng)用負(fù)壓吸附法在鈦納米管材料表面負(fù)載慶大霉素，計(jì)算其藥物負(fù)載率。通過(guò)高分子聚合物覆蓋，觀察其對(duì)藥物釋放曲線的影響。在體外實(shí)驗(yàn)中，比較載藥和未載藥的鈦納米管材料表面的金葡菌的粘附生長(zhǎng)情況，并同樣進(jìn)行成骨細(xì)胞培養(yǎng)觀察載藥是否會(huì)對(duì)鈦納米管的促成骨作用產(chǎn)生影響。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)在小鼠雙下肢的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，比較載慶大霉素納米管材料在體內(nèi)對(duì)金葡菌的抑制作用。 結(jié)果：1.應(yīng)用電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備出鈦納米管材料，其在400°C熱處理后主要為銳鈦礦型，電鏡下觀察到其完整的納米管形成的過(guò)程。控制不同的恒定電壓可制備出不同孔徑（隨電壓遞增）的納米管材料。 2.鈦納米管材料表面較純鈦對(duì)骨髓間充質(zhì)細(xì)胞有顯著的促進(jìn)粘附，生長(zhǎng)和分化的作用，不同孔徑的鈦納米管材料表面對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的作用有所不同，管徑小時(shí)促進(jìn)其粘附和生長(zhǎng)，管徑大時(shí)干細(xì)胞形態(tài)變長(zhǎng)，分化成骨能力增強(qiáng)。 3.鈦納米材料表面可有效負(fù)載慶大霉素，其釋藥曲線存在爆發(fā)性釋放，在其表面覆蓋高分子聚合物可有效延長(zhǎng)其釋放時(shí)間。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)載藥鈦納米管材料可有效抑制金葡菌生長(zhǎng)，并同時(shí)仍有促成骨作用。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中載藥鈦納米管可有效預(yù)防小鼠肢體感染。 結(jié)論：1.電化學(xué)陽(yáng)極氧化法可簡(jiǎn)單有效制備鈦納米管材料，，并可控制其表面結(jié)構(gòu)參數(shù)。 2.鈦納米材料表面與成骨細(xì)胞系列有優(yōu)良的生物相容性，促進(jìn)材料表面成骨加強(qiáng)內(nèi)植物骨融合穩(wěn)定性。 3.鈦納米管材料表面可有效吸附抗菌藥物，并具有有效的抗菌能力，對(duì)預(yù)防治療假體周圍感染具有良好的臨床應(yīng)用前景。
[Abstract]:The titanium nanotube material has excellent biocompatibility and is also a natural drug loading system due to the fine structure and the regular space structure of the titanium alloy built - in nanotube surface , thereby being an effective method for promoting the bone ingrowth and preventing the adhesion and growth of the prosthesis bacteria , and can provide a new idea and selection for preventing loosening infection around the prosthesis .

Objective : To prepare the titanium dioxide nanotube coating by electrochemical anodic oxidation and to observe its structural characteristics and to compare its structural properties under different preparation conditions . Then , the effects of nanotube structure on osteoblast were observed under different preparation conditions . Then , gentamicin was loaded on the surface of titanium nanotube material .

Method :

1 . The titanium nanotube material was prepared by electrochemical anodic oxidation method in hydrofluoric acid and neutral fluoride solution . The surface element was analyzed by X - ray energy dispersive X - ray diffraction . The crystal structure was analyzed by X - ray diffraction and its structural features were observed and measured under electron microscope . The surface contact angle and surface roughness were measured .

2 . The bone marrow mesenchymal stem cells were cultured on the surface of titanium nanotube material . The morphology of the bone marrow mesenchymal stem cells was observed by MTT assay . The adherent growth and differentiation were observed .

3 . Using negative pressure adsorption method to load gentamicin on the surface of titanium nanotube material , the drug loading rate was calculated .

Results : 1 . The titanium nanotube material was prepared by electrochemical anodic oxidation method , which was mainly anatase type after heat treatment at 400 擄 C . The process of its complete nanotube formation was observed under electron microscope . Different constant voltage could be controlled to prepare nanotube material with different pore size ( increasing with voltage ) .

2 . The surface of the titanium nanotube material has a significant effect on the adhesion , growth and differentiation of the mesenchymal stem cells , and the surface of the titanium nanotube material with different pore sizes has different effects on the mesenchymal stem cells , and the diameter of the titanium nanotube material can promote the adhesion and growth of the mesenchymal stem cells , and the stem cell morphology becomes longer when the diameter is large , and the differentiation into the bone capacity is enhanced .

3 . The surface of the titanium nano - material can be effectively loaded with gentamicin , and the drug release curve of the titanium nano - material can effectively prolong the release time of the drug - loaded titanium nanotube material .

Conclusion : 1 . Electrochemical anodic oxidation method is simple and effective to prepare titanium nanotube material , and its surface structure parameters can be controlled .

2 . The surface of the titanium nano material has excellent biocompatibility with the osteoblast series , and the surface of the material is promoted to strengthen the fusion stability of the bone in the internal plant .

3 . The surface of the titanium nanotube material can effectively adsorb the antibacterial drugs , and has effective antibacterial ability , and has good clinical application prospect for preventing the periprosthetic infection .
【學(xué)位授予單位】：第二軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R318.08;TB383.1

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本文編號(hào)：1996654