氧化鈦納米管表面的蛋白吸附及其對(duì)成骨細(xì)胞行為的影響.pdf

1、鈦及其合金由于其良好的力學(xué)性質(zhì)和生物相容性成為骨科植入材料的優(yōu)選,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在臨床器官和硬組織的替換中。但由于植入后,純鈦種植體與人體骨之間的結(jié)合只是簡(jiǎn)單的機(jī)械整合,不能很好的滿足植入體在醫(yī)用生物材料上的活性要求。因此,為了使其具有更好的生物相容性,必須對(duì)材料進(jìn)行進(jìn)一步的表面改性。本文通過(guò)在純鈦表面采用電化學(xué)陽(yáng)極氧化處理技術(shù),獲得一定管徑和管長(zhǎng)的二氧化鈦納米管；同時(shí)通過(guò)微弧氧化在鈦表面獲得一定孔徑的納米孔層。利用掃描電子顯微鏡(SEM

2、)、X射線衍射儀(XRD)和接觸角測(cè)試儀對(duì)改性后試樣表面的形貌、晶型結(jié)構(gòu)、親水性和表面能進(jìn)行了表征。通過(guò)在納米管表面進(jìn)行蛋白質(zhì)吸附實(shí)驗(yàn),研究蛋白質(zhì)在試樣表面的吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)機(jī)制,推測(cè)蛋白質(zhì)在納米管表面的吸附方式；同時(shí)結(jié)合細(xì)胞培養(yǎng),考察納米管以及經(jīng)蛋白質(zhì)吸附后的試樣表面對(duì)于細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和分化能力的影響；通過(guò)蛋白質(zhì)的體外短期釋放實(shí)驗(yàn),考察納米管表面的蛋白質(zhì)的釋放機(jī)制。
　　 改變陽(yáng)極氧化電壓獲得管徑分布為20nm～200nm

3、的納米管,改變氧化時(shí)間制備管徑為100nm,管長(zhǎng)分別為500nm和1000nm的納米管；1.50V電壓的微弧氧化獲得200～400nm的介孔層。450℃熱處理3小時(shí)后,納米管／介孔的形貌不變,陽(yáng)極氧化表面的無(wú)定型二氧化鈦轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦型二氧化鈦,而熱處理后微弧氧化表面的二氧化鈦存在金紅石和銳鈦礦兩種晶型。
　　 由于植入材料在進(jìn)入人體后會(huì)與各種生物大分子發(fā)生反應(yīng),因此實(shí)驗(yàn)將光滑鈦、納米管／介孔試樣分別在相同的仿生條件下,選取不同蛋

4、白初始濃度、不同種類蛋白質(zhì),定性和定量的考察試樣的蛋白吸附行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn),納米管試樣具有較好的蛋白吸附能力,而光滑鈦和介孔試樣表面的蛋白量很少。且納米管管徑越大,管長(zhǎng)越短,蛋白吸附的量越多。這是因于具有納米管結(jié)構(gòu)的試樣有很大的比表面積,表面提供了更多的可供蛋白質(zhì)吸附的吸附位點(diǎn)。同時(shí),納米管表面的蛋白吸附量隨著蛋白初始濃度的增大而增加。選用不同種類的蛋白質(zhì)在納米管表面進(jìn)行吸附時(shí),X光電子能譜(XPS)和傅里葉紅外光譜(FTIR)分析發(fā)現(xiàn),

5、小牛血清蛋白(BSA)在納米管表面以化學(xué)方式結(jié)合,通過(guò)Langmuir公式擬合進(jìn)一步得出蛋白質(zhì)的最大吸附量；纖維連接蛋白(FN)在納米管表面以物理吸附的方式結(jié)合,通過(guò)吸附率的計(jì)算,得出FN的吸附率大于BSA；當(dāng)兩種蛋白質(zhì)共同存在時(shí),通過(guò)熒光和SDS-PAGE表明在兩種分子的共同作用下,會(huì)在表面形成一個(gè)多層的以BSA分子為主的蛋白膜。
　　 通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)吸附后的試樣進(jìn)行體外釋放實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),光滑鈦及微弧氧化試樣經(jīng)過(guò)蛋白吸附-釋放后,表