發(fā)布時間：2020-03-18 07:49

【摘要】：研究背景:骨科生物材料是指用于修復或替換人體損傷骨組織的生物材料,其目的是重塑骨的解剖結構、恢復骨的功能。理想的骨科生物材料不僅應滿足一定的力學支撐和抗體液腐蝕性能,還應具有良好的生物相容性和生物活性。醫(yī)用鈦合金(Ti6Al4V)是目前應用最廣泛的骨科修復材料,因其具有良好的力學支撐及一定的耐腐蝕性。但Ti6Al4V自身仍存在的一些不足,如Ti6Al4V材料屬于生物惰性材料,缺乏誘導骨生成的作用,從而導致假體周圍骨整合不良,假體使用壽命受限。此外,骨髓中的未分化細胞骨髓間充質干細胞(BMSCs)是骨再生的重要細胞來源。因此,對Ti6Al4V表面進行功能化改性,增強其對BMSCs成骨分化的誘導作用,成為骨科生物材料研究的熱點。金屬鉭(Ta)因具有良好的生物相容性而被廣泛應用于醫(yī)學領域。為進一步增強Ta的骨誘導性,Ta的非金屬化合物涂層受到廣泛關注,如氮化鉭(TaN)涂層、碳化鉭(TaC)涂層等,具有良好的耐腐蝕性及生物相容性,能夠增強細胞的黏附及細胞成骨方向轉化等。此外,硼元素(B)對人骨骼健康有重要作用,且硼化鉭(B-Ta)涂層被證實具有良好的耐腐蝕性能,但有關B-Ta涂層生物學性能的研究仍是空白。研究目的:探討B(tài)-Ta涂層對BMSCs生物學行為及體外成骨分化的影響。研究方法:通過磁控濺射技術在醫(yī)用鈦合金(Ti6Al4V,TC4)表面和純硅片表面沉積純Ta涂層和B-Ta涂層,并利用X射線衍射(XRD)和透射電子顯微(TEM)對TC4、Ta涂層和B-Ta涂層進行表征。分離并體外培養(yǎng)兔BMSCs,將BMSCs接種在各組鈦片表面,利用體外實驗評價并比較BMSCs細胞在TC4、Ta涂層及B-Ta涂層表面黏附、增殖及成骨分化的情況:LIVE/DEAD細胞染色分析細胞毒性;熒光染色觀察細胞骨架及掃描電子顯微鏡觀察細胞形態(tài)分析細胞黏附情況;CCK-8法檢測細胞增殖情況;堿性磷酸酶(ALP)染色,ALP活性定量及茜素紅染色分析BMSCs體外成骨分化。研究結果:本研究通過磁控濺射技術成功在TC4表面沉積了純Ta涂層及B-Ta涂層,涂層的表征顯示,B-Ta涂層具有與富硼結構Ta_3B_4一致的物相結構。細胞毒性分析顯示,Ta涂層及B-Ta涂層均未增加材料的細胞毒性。細胞黏附實驗顯示,BMSCs細胞骨架在B-Ta涂層表面伸展良好,且B-Ta涂層表面的BMSCs細胞有更豐富的絲狀偽足。細胞增殖實驗顯示,B-Ta涂層表面細胞數量高于對照組的細胞數量。ALP染色及ALP活性定量顯示,B-Ta涂層可以上調細胞內ALP的表達。茜素紅染色顯示,B-Ta涂層促進了鈣結節(jié)的沉積。研究結論:本研究證明,通過磁控濺射技術可以在鈦合金表面成功制備完全覆蓋基底的Ta_3B_4涂層,該涂層細胞毒性較小,并可以有效增強BMSCs在涂層上的黏附、增殖以及成骨分化。綜上,B-Ta涂層有望成為骨科植入物表面改性的新方法。
【圖文】：

圖 1.1 磁控濺射原理示意圖：（A）電子受電場和磁場的限制在陰極附近加速運動的情況[36]；（B）氬原子與高速電子發(fā)生碰撞形成氬離子，氬離子加速后又轟擊靶材，，濺射出大量中性的靶材原子（或分子）沉積在基底材料上[38]。

骨髓局部結構示意圖
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R318.08;R68

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 李魯生;張涵;王成俊;程洪斌;安沂華;;骨髓間充質干細胞的分離方法和生物學特性[J];中國組織工程研究與臨床康復;2010年10期

2 于翔;王成彪;劉陽;于德洋;邢廷炎;;Recent Developments in Magnetron Sputtering[J];Plasma Science and Technology;2006年03期

本文編號：2588449