【摘要】：牙種植體由于其良好的功能及美學(xué)效果,已經(jīng)成為目前臨床上被大眾所認(rèn)可的修復(fù)缺損牙的最佳治療方案。然而,目前常規(guī)種植治療耗時較長,從拔牙到最終完成修復(fù)至少需要3個月的時間,這在很大程度上影響了患者對種植這一治療方案的接受程度。目前,種植體表面處理被國際上認(rèn)為是提升種植體骨結(jié)合最為有效的方法。通過對牙種植體進(jìn)行表面處理能夠使其表面形貌、親水性和表面化學(xué)組成等發(fā)生改變,從而影響骨結(jié)合的效果。對純鈦種植體表面的形貌的改變最為經(jīng)典的是噴砂酸蝕形成的微米級表面,種植體的微米級表面形態(tài)會影響成骨細(xì)胞在其表面的黏附從而影響增殖分化等后續(xù)生物學(xué)行為;另一方面表面微結(jié)構(gòu)能夠增加骨與微種植體的接觸面積,更利于應(yīng)力的分布。目前該表面處理技術(shù)已經(jīng)成為口腔種植體市場應(yīng)用最為廣泛的處理方法,而且這種方法也已經(jīng)被人們所驗(yàn)證。但是這些表面形貌的改變對于種植體周圍組織的主動影響(如促進(jìn)骨生成以及阻止骨吸收等)有限。因此,目前的研究更多的關(guān)注于如何提升牙種植體對周圍組織的主動影響上。在種植體表面引入新的元素使其表面的生物化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變,從而促使其表面成骨細(xì)胞的活性增強(qiáng),以達(dá)到增進(jìn)種植體表面骨結(jié)合的目的是目前常用的促進(jìn)骨結(jié)合的方法。作為人體所必需的一種微量元素,有研究顯示鍶對于骨組織的改建有一定的作用,它不僅可以促進(jìn)骨形成,同時還能夠?qū)俏债a(chǎn)生抑制作用。目前該元素在臨床上主要是以雷納酸鍶化合物的形式應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥患者。然而全身用藥除了會給患者帶來一定的副作用以外還不能在局部靶向性的成骨。因此,鍶的局部應(yīng)用開始被學(xué)者們所重視,并且已成為目前研究的熱點(diǎn)。該研究借助磁控濺射技術(shù),將具有促進(jìn)骨形成、抑制骨吸收雙重作用的鍶元素濺射到牙種植體的表面。同時,配合可以在種植體表面形成微米級形貌的經(jīng)典的噴砂酸蝕方法,以期在種植體表面組裝出摻鍶的微米化仿生涂層,通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其對成骨細(xì)胞生物學(xué)行為及種植體周圍骨結(jié)合的影響,為種植體臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。研究目的:1.應(yīng)用磁控濺射技術(shù)和大顆粒噴砂酸蝕技術(shù)在種植體和鈦片表面進(jìn)行摻鍶微米化仿生涂層的構(gòu)建,并對其理化性質(zhì)進(jìn)行評價。2.進(jìn)行體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn),探討摻鍶和非摻鍶種植體表面對MC3T3-E1成骨前體細(xì)胞黏附、增殖和分化的影響。3.通過動物體內(nèi)植入實(shí)驗(yàn),探討摻鍶和非摻鍶種植體周圍早期骨組織形態(tài)學(xué)的改變。研究方法:第一部分摻鍶純鈦種植體表面涂層的構(gòu)建及理化性能分析首先由威高潔麗康公司精密加工切削出純鈦種植體及鈦片并對其表面進(jìn)行噴砂酸蝕處理,具體方法如下:將純錠種植體及鈦片在5×105Pa的壓力下通過高速氣流將顆粒直徑為25-250μm的研磨材料氧化鋁(A12O3)噴射在種植體表面30s,從而使其表面產(chǎn)生凹陷,然后再利用1:2比例的熱鹽酸(HCl)和硫酸(H2SO4)對種植體表面進(jìn)行酸蝕處理,最終形成不規(guī)則的微米級粗糙表面。噴砂酸蝕處理后的種植體及鈦片在山東大學(xué)材料學(xué)院材料學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行磁控濺射處理,具體方法及參數(shù)如下:將處理好的種植體及鈦片放入磁控濺射儀操作箱,在高濃度氬氣流中用純度為99.99%的鈦酸鍶靶材在直流電的條件下以功率80W功率作用30min,其中靶材距種植體距離為5.5cm。取出后清潔并干燥后塑封包裝,鈷60照射消毒后備用。采用掃描電子顯微鏡觀察2組樣本的表面形貌;使用X射線光譜分析(EDS)系統(tǒng)分析2組樣本表面的化學(xué)成分。第二部分摻鍶純鈦種植體表面涂層對成骨細(xì)胞生物學(xué)行為的影響于上海市中科院購進(jìn)小鼠胚胎成骨前體細(xì)胞MC3T3-E1系,培養(yǎng)含]%鏈霉素和青霉素、10%胎牛血清的a-MEM培養(yǎng)基中。將消毒好的鈦片置于24孔板,MC3T3-E1細(xì)胞以2×104個/ml、1 ml/孔的密度接種到樣品上,置于恒溫培養(yǎng)箱中,1d后將其從培養(yǎng)箱中移出,通過激光共聚焦顯微鏡和掃描電子顯微鏡對細(xì)胞在材料表面的黏附情況及其形態(tài)變化進(jìn)行觀察;采用MTT法于1d、3d、5d、7d檢測細(xì)胞在材料表面的增殖能力;通過堿性磷酸酶半定量、茜素紅染色法以及Real-Time PCR骨功能基因檢測方法檢測成骨細(xì)胞在不同材料表面的成骨分化能力。第三部分摻鍶純鈦種植體表面涂層對骨結(jié)合的影響選用20只雌性SD大鼠。在每只大鼠兩側(cè)后肢靠近脛骨近心端植入,每條后肢隨機(jī)植入2組種植體各一枚。實(shí)驗(yàn)開始前首先用3%水合氯醛進(jìn)行腹膜內(nèi)注射麻醉。采用常規(guī)方法對實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行消毒、鋪巾,在其靠近脛骨端大約2cm處依次將其皮下組織和皮膚切開,將肌肉加以分離,完成后將骨膜切開同時剝除后顯露出骨面。使用牙科慢機(jī)備洞,用專用攜帶器將螺紋狀種植體旋入窩洞內(nèi),保證種植體末端完全進(jìn)入骨內(nèi),全程注射4%生理鹽水降溫。于植入后第2周和第8周處死大鼠并取材制作硬組織切片。通過組織學(xué)分析觀察并評估涂層對種植體周圍骨結(jié)合的影響;采用軸向拔出實(shí)驗(yàn)對其生物力學(xué)性能進(jìn)行評估。結(jié)果第一部分摻鍶純鈦種植體表面涂層的構(gòu)建及理化性能分析SEM觀察發(fā)現(xiàn),在SLA表面存在一些不規(guī)則的孔隙,在直徑約為l00μm的凹坑狀的孔隙上面有直徑大小約為1-3μm的突起,其平均粗糙度約為3.2m。Sr-SLA表面和SLA表面類似,兩者孔隙大小和粗糙度未見明顯差異。X射線能譜儀測定的圖譜結(jié)果顯示,SLA種植體表面主要含O、Ti峰譜,Sr-SLA組除了原有的O和Ti元素以外,又出現(xiàn)了 Sr元素,提示經(jīng)過鈦酸鍶靶材磁控濺射處理后種植體表面加載了一定量的Sr元素。經(jīng)X射線能譜儀定量檢測結(jié)果顯示,SLA表面的O和Ti元素的原子含量分別為19.93%和80.07%,Sr-SLA表面O、Ti、Sr元素的原子含量分別為31.74%、66.08%、2.18%。第二部分摻鍶純鈦種植體表面涂層對成骨細(xì)胞生物學(xué)行為的影響MC3T3-E1細(xì)胞在SLA和Sr-SLA兩種鈦片表面培養(yǎng)24后,SEM及激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在SLA和Sr-SLA表面細(xì)胞均伸出絲狀偽足,在材料表面分散附著,與SLA組相比,Sr-SLA組細(xì)胞鋪展更加充分;MTT檢測結(jié)果表明2種樣品對成骨細(xì)胞增殖活性影響均隨著時間的推移逐漸增強(qiáng)。培養(yǎng)第ld、7d,MC3T3-E1細(xì)胞在2種材料表面的增殖活性略有不同,但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。培養(yǎng)3、5d后,細(xì)胞在Sr-SLA表面的增殖活性顯著高于SLA表面。成骨細(xì)胞在2種樣品表面培養(yǎng)7、14dALP活性檢測結(jié)果顯示培養(yǎng)7、14d后,細(xì)胞在Sr-SLA表面的ALP的表達(dá)均顯著高于SLA表面。成骨細(xì)胞在2種樣品表面培養(yǎng)14、28d茜素紅染色檢測結(jié)果顯示,MC3T3-E1細(xì)胞在SLA和Sr-SLA表面培養(yǎng)14d后,其結(jié)果沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差別,并且其礦化活性都比較低。在第28d時,Sr-SLA表面MC3T3-E1細(xì)胞的礦化活性明顯高于SLA組。Real-Time PCR檢測結(jié)果表明培養(yǎng)至3、6d時,Runx2及OCN在Sr-SLA表面的表達(dá)量略高于SLA表面,但結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,到第9d時兩者在Sr-SLA樣本表面的表達(dá)水平均顯著高于SLA組。COLI在3d時2組的表達(dá)量差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,6d時2組鈦片表面的表達(dá)均達(dá)到高峰,6d和9d時,COLI在Sr-SLA表面的表達(dá)顯著高于SLA表面的的表達(dá)。第三部分摻鍶純鈦種植體表面涂層對骨結(jié)合的影響組織學(xué)染色顯示兩組種植體在植入的第2周、第8周都與骨組織發(fā)生緊密的結(jié)合,而且在這之中并沒有出現(xiàn)炎癥反應(yīng)。并且在大鼠脛骨內(nèi),兩組種植體表面在植入2周、8周后均有新骨生成,摻鍶組新骨生成明顯較非摻鍶組多,新生骨更具連續(xù)性。骨結(jié)合率及骨結(jié)合面積計(jì)量結(jié)果顯示,2周、8周時摻鍶鍶組的骨結(jié)合率和骨結(jié)合面積均高于非摻鍶組,但2周時兩實(shí)組之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,8周時具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;2周、8周軸向拔出實(shí)驗(yàn)顯示摻鍶組最大拔出力(Maximum Pull-out force,Fmax)均明顯高于非摻鎖組。結(jié)論:1.應(yīng)用磁控濺射技術(shù),我們成功的在噴砂酸蝕純鈦種植體表面引入了鍶元素,從而在種植體表面構(gòu)建出了新型的摻鍶仿生化涂層,并且加摻鍶離子的濃度約為2%。2.該新型的摻鍶仿生化涂層能夠顯著促進(jìn)體外成骨細(xì)胞的黏附、增殖和分化,從而更有助于提高成骨細(xì)胞的體外生物學(xué)活性。3.該新型的摻鍶仿生化涂層能夠促進(jìn)體內(nèi)的早期骨結(jié)合從而更有利于種植體周圍骨的礦化。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R783.1
【圖文】：

ＳＬＡ表面存在一些不規(guī)則的孔隙，在直徑約為ｌＯＯｐｍ的凹坑狀的孔隙上面有直逡逑徑大小約為ｌ－３ｐｍ的突起，其平均粗糙度約為３．２［ｉｍ。Ｓｒ－ＳＬＡ表面和ＳＬＡ表面逡逑類似，兩者孔隙大小和粗糙度未見明顯差異（圖１－１）。逡逑２６逡逑

Ｘ射線能譜儀測定的圖譜結(jié)果顯示，ＳＬＡ種植體表面主要含０、Ｔｉ峰譜，經(jīng)過逡逑磁控濺射處理后除了原有的０和Ｔｉ元素以外，又出現(xiàn)了邋Ｓｒ元素，提示經(jīng)過鈦逡逑酸鍶靶材磁控pX射處理后種植體表面加載了一定量的Ｓｒ元素（圖１－２）。逡逑Ｘ射線能譜儀定量檢測結(jié)果顯示（表１），ＳＬＡ表面的０和Ｔｉ元素的原子含量逡逑分別為１９．９３％和８０．０７％，Ｓｒ－ＳＬＡ表面０、Ｔｉ、Ｓｒ元素的原子含量分別為逡逑３１．７４％、６６．０８％、２．１８％。該結(jié)果表明通過磁控o浼際醵裕櫻蹋簾礱娼寫礤義蝦螅蟾龐校玻保福サ模櫻�？离追f徊羧氳腳縞八崾粗種蔡宓謀礱媯⑶以誆麩鵲鬧皺義現(xiàn)蔡灞礱媯霸氐暮懇蠶煊υ黽�。辶x希礤義希齲齲桑齲齲桑戾義賢跡保玻澹牛模庸鄄歟櫻蹋粒ǎ粒┖停櫻潁櫻蹋粒ǎ攏┍礱嬙計(jì)�。其中烟：煹a婧校蝦停裕樵義纖兀櫻潁櫻蹋簾礱娉撕瀉校�、Ｔｉ元粟I饣辜釉亓隋澹櫻蛟劐義希玻稿義

本文編號：2753372