【摘要】：【背景】 骨結(jié)合界面的破壞是目前臨床上導(dǎo)致種植體發(fā)生失敗的最主要原因，特別是即刻種植、即刻負(fù)重等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)骨結(jié)合的效果提出了更高的要求。雖然已經(jīng)有很多表面粗化處理的方法都能增強(qiáng)骨結(jié)合效果，但是骨結(jié)合率仍未達(dá)到非常理想的地步（僅介于30%-70%之間），而且部分學(xué)者認(rèn)為這種粗糙的表面也成為種植體周圍炎不易控制的重要影響因素之一。 最近，相關(guān)研究報(bào)道了在骨結(jié)合早期，經(jīng)過放置4周的種植體骨結(jié)合率為60%，而剛剛加工完成的 新鮮‖表面則能達(dá)到90%，這應(yīng)該歸功于剛剛處理過的鈦表面具有的生物活性。目前，有生產(chǎn)廠家嘗試將種植體封裝在PH等于5的生理鹽水中來 保存‖生物活性，但是從加工完成到臨床應(yīng)用往往經(jīng)歷數(shù)月，會(huì)失去保存的意義；更重要的是，剛剛加工處理后的鈦金屬表面被證實(shí)帶有正電荷，而疏水性種植體表面由于存在惰性氧化膜的保護(hù)不帶電荷，，而當(dāng)種植體植入之前，制備后窩洞內(nèi)的血漿蛋白帶有負(fù)電荷，這就意味著在理論上極可能存在與以往不同的骨-種植體連接方式，即 直接‖骨連接。 有研究顯示經(jīng)過短時(shí)間內(nèi)的光催化誘導(dǎo)，氧化鈦表現(xiàn)出超強(qiáng)的親水性能和生物活性；同時(shí)，紫外光（UV）照射能量超過3.2eV時(shí)，鈦表面會(huì)釋放電子，產(chǎn)生氧空穴，這種經(jīng)過電荷改變的表面被證實(shí)更能吸引成骨細(xì)胞的粘附和同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞分化與增殖。所以，我們認(rèn)為手術(shù)前即刻恢復(fù)植入材料表面生物活性要比長時(shí)間 保存‖的方式更加有效率；且這種鈦表面電化學(xué)改變引起的、尚需被進(jìn)一步證實(shí)的 直接‖骨結(jié)合的機(jī)理尚不清楚。 【目的】 1、進(jìn)一步尋找具有生物活性的超親水性表面 直接‖骨結(jié)合存在的證據(jù)，并驗(yàn)證超親水性種植體 直接‖骨連接的效果。 2、探明光催化誘導(dǎo)鈦種植體表面恢復(fù)超親水性（接觸角接近于0°）后增強(qiáng)骨結(jié)合能力的機(jī)制，為進(jìn)一步指導(dǎo)臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。 【方法】 1.48枚實(shí)驗(yàn)用鈦種植體及52個(gè)鈦片（商業(yè)純鈦四級(jí)）采用微弧氧化法（MAO）表面粗化處理后隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，并在黑暗的室內(nèi)放置8周以強(qiáng)化其生物老化效果，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)組的樣本進(jìn)行UVC光催化誘導(dǎo)48小時(shí)后，立即將實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組樣本同時(shí)進(jìn)行體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)。 2.分別對(duì)UVC光催化前后的鈦片樣本表面進(jìn)行x射線光電子譜檢測，分析光催化前后鈦表面元素含量的變化。 3.分別對(duì)進(jìn)行UVC光催化誘導(dǎo)后的鈦片樣本在特定連續(xù)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行接觸角測量來觀察生物老化現(xiàn)象的變化情況。 4.對(duì)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組鈦片樣本進(jìn)行成骨細(xì)胞與材料粘附共培養(yǎng)，觀察成骨細(xì)胞對(duì)超親水性表面與疏水性表面粘附、分化和增殖能力的差別。 5.48枚實(shí)驗(yàn)種植體隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組后進(jìn)行體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，借助顯微CT、組織形態(tài)學(xué)染色、生物力學(xué)檢測及種植體-骨復(fù)合物的表面生物組織能譜分析等手段，觀察超親水性表面與疏水性表面的骨結(jié)合能力的差別。 【結(jié)果】 1.通過XPS檢測，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過UVC光催化誘導(dǎo)后的鈦表面的幾種元素均發(fā)生了變化：其中在453.8eV的Ti4+和在458.3eV的Ti3+都升高說明光催化誘導(dǎo)方法可以暴露出更多的鈦元素；此外，光催化誘導(dǎo)后的超親水性表面Ti4+和Ti3+之間的 電勢(shì)差值‖也增加了，原因可能因?yàn)楣獯呋T導(dǎo)的能量導(dǎo)致鈦表面發(fā)生電子躍遷，進(jìn)而產(chǎn)生了電荷加載，表面電化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。除了鈦元素發(fā)生改變，氧元素的含量有所升高，這一現(xiàn)象可以間接表明光催化誘導(dǎo)后鈦金屬表面的羥基自由基的含量升高了。最后，碳元素的含量大大降低，說明光催化誘導(dǎo)有效地去除了雜質(zhì)的附著。 2.表面接觸角實(shí)驗(yàn)證實(shí)剛剛經(jīng)過UVC光催化誘導(dǎo)后的超親水性表面的接觸角接近于0°，隨著暴露時(shí)間的增加，接觸角也增大，而經(jīng)過7天的暴露后，接觸角又恢復(fù)到70°以上，基本與對(duì)照組（疏水性表面）的接觸角沒有差別。 3.生物力學(xué)檢測（最大抗拔出力實(shí)驗(yàn)）顯示，在4周與12周的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組骨結(jié)合強(qiáng)度無明顯差別；然而8周的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)組最大抗拔出力值為70.4±9.3N，對(duì)照組為56.7±6.6N（P0.01）,說明在骨結(jié)合早期，超親水性表面較疏水性表面更能提高骨結(jié)合強(qiáng)度，原因可能是因?yàn)樾纬闪嘶瘜W(xué)性的連接，而在骨結(jié)合晚期未見明顯優(yōu)勢(shì)。 4.通過EDS檢測及掃描電鏡觀測可以發(fā)現(xiàn)，在骨-種植體結(jié)合界面內(nèi)，對(duì)照組（疏水性表面）鈦金屬與骨之間有一個(gè)間隙；而經(jīng)過UVC催化誘導(dǎo)后的超親水性表面與骨之間則有著更為緊密的連接，即 直接‖骨-種植體連接。 5.顯微CT觀察的結(jié)果顯示，在4周與12周時(shí)，超親水性表面的骨礦化率（TMD）較疏水性表面只有較輕微的增加，而到了8周，則出現(xiàn)了明顯的增加。 6.通過組織形態(tài)學(xué)分析可以得知，從4周到12周即骨結(jié)合早期與晚期，實(shí)驗(yàn)組（超親水性表面）的骨結(jié)合效果均優(yōu)于對(duì)照組（疏水性表面）。 【結(jié)論】 從上述實(shí)驗(yàn)研究中，得出以下五種推論： 1. UVC光催化誘導(dǎo)能夠有效地將生物老化的鈦表面重新恢復(fù)成為具有生物活性的超親水性表面。 2.紫外線通過去除材料表面的碳等雜元素而純化鈦金屬表面。 3.經(jīng)過UVC光催化誘導(dǎo)后，XPS檢測氧元素含量升高，表明具有生物活性的鈦金屬表面與空氣中水接觸后，會(huì)產(chǎn)生更多的羥基自由基。 4.經(jīng)過UVC光催化誘導(dǎo)后，Ti4+與Ti3+之間的電勢(shì)差增加了，使得生物惰性的鈦金屬由不帶電荷轉(zhuǎn)變成帶有正電荷的表面，這樣就有可能使鈦金屬表面直接吸引帶有負(fù)點(diǎn)的血漿蛋白粘附，而加快骨結(jié)合的進(jìn)度。 5.超親水性表面的這種 直接‖骨結(jié)合方式具有較疏水性表面更加優(yōu)越的骨結(jié)合效果，表現(xiàn)為結(jié)合強(qiáng)度更高，結(jié)合面積更大。雖然從宏觀上看，對(duì)骨結(jié)合早期（8周）影響明顯，但是這種帶有正負(fù)電荷的化學(xué)性連接在骨結(jié)合的后期作用則不明顯，而且這種新的連接方式可能將改變以往人們普遍接受的骨-種植體需要依賴Ca/P半橋粒過渡的理念。 總之，在表面粗化處理和基因、蛋白質(zhì)分子自組裝技術(shù)遇到瓶頸后，采用紫外線特別是UVC光催化誘導(dǎo)鈦種植體表面后，使其發(fā)生改性，從而促進(jìn)骨結(jié)合的研究是非常有價(jià)值和意義的。
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【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】：2013
【分類號(hào)】：R783.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙莉;趙毅;;光催化氧化脫硫脫硝的技術(shù)研究[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2007年12期

2 柳正明;高勃;張立釗;;經(jīng)微弧氧化處理的鈦鈮鋯錫合金種植體的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究[J];華西口腔醫(yī)學(xué)雜志;2008年06期

3 崔軼;雷偉;吳子祥;陳克明;劉達(dá);高明喧;嚴(yán)亞波;;綿羊椎體骨質(zhì)疏松性生物力學(xué)模型的快速建立[J];中國骨質(zhì)疏松雜志;2010年01期

本文編號(hào)：2470665