鈦生物學性能的表面拓撲結(jié)構(gòu)依賴性研究.pdf

1、鈦由于其良好的生物相容性和抗腐蝕能力，在骨內(nèi)植入材料領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。鈦基植入體的生物學性能由其表面性質(zhì)決定，其中表面拓撲結(jié)構(gòu)是影響種植體生物學性能的決定性因素之一。通過調(diào)整鈦表面拓撲結(jié)構(gòu)改善種植體生物學活性的研究已經(jīng)取得了一定的進展。本研究基于系列具有從微米尺度結(jié)構(gòu)到多尺度微納復合結(jié)構(gòu)逐漸演變的鈦表面模型，從抑菌、老化、對巨噬細胞極化的誘導作用及成骨性能的影響等角度研究鈦表面拓撲結(jié)構(gòu)對生物學能的調(diào)節(jié)作用。
　　通過對表面化學組

2、成一致、從微米尺度結(jié)構(gòu)逐漸演變到多尺度微納復合結(jié)構(gòu)的一系列鈦表面的研究發(fā)現(xiàn)，這類微納復合結(jié)構(gòu)鈦表面不僅具有優(yōu)異成骨性能的，而且能在早期有效抑制細菌的粘附，即這類微納復合結(jié)構(gòu)表面具有形貌依賴性種植“窗口期”廣譜抑菌性能和高效成骨性能和。這為構(gòu)建兼具優(yōu)異成骨性能和抑菌性能的種植體表面提供了一種新的研究視角。
　　鈦生物學性能老化的研究發(fā)現(xiàn)，不同拓撲結(jié)構(gòu)的鈦表面在老化過程中生物學性能均下降，其中微納復合結(jié)構(gòu)鈦表面的生物學性能老化衰減速度

3、最慢;;不僅如此，研究進一步完整揭示鈦表面生物學性能老化的材料學本質(zhì)是鈦表面對空氣中的持續(xù)性累積的碳氫化合物的吸附和鈦自身自發(fā)性氧化導致的無定形氧化層的增厚。鈦生物學老化機制的揭示提供了抗老化研究的理論依據(jù)，可以通過減少鈦表面的碳吸附和減緩表面氧化的方法阻止/延緩純鈦植入材料的生物學性能的老化。此外，通過構(gòu)建微納復合結(jié)構(gòu)鈦表面也可以獲得一定的抗老化性能。
　　通過三種減量法結(jié)合構(gòu)建的新型多尺度微納復合結(jié)構(gòu)鈦表面，具有仿破骨細胞骨吸

4、收陷窩骨基質(zhì)膠原的微結(jié)構(gòu)。通過對新型多尺度微納復合結(jié)構(gòu)鈦表面的體外生物學評價發(fā)現(xiàn)，本研究中構(gòu)建的多尺度微納復合結(jié)構(gòu)鈦表面對巨噬細胞極化具有誘導作用，該誘導作用具有拓撲結(jié)構(gòu)依賴性;多尺度微納復合結(jié)構(gòu)鈦表面可誘導巨噬細優(yōu)先向抗炎表型極化，而微米尺度結(jié)構(gòu)鈦表面誘導巨噬細胞優(yōu)先向促炎表型極化。此外，鈦表面可通過誘導巨噬細胞極化調(diào)節(jié)成骨細胞的成骨分化，該調(diào)節(jié)能力具有拓撲結(jié)構(gòu)依賴性;多尺度微納復合結(jié)構(gòu)鈦表面通過誘導巨噬細胞極化調(diào)節(jié)成骨的能力顯著優(yōu)于