鈦材表面工程及與骨髓間充質(zhì)干細胞相互作用的研究.pdf

1、鈦及鈦合金由于其生物惰性和良好機械性能，而被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用植入材料。但經(jīng)長期臨床植入后發(fā)現(xiàn)：一方面，植入體金屬離子會擴散到周圍組織，誘發(fā)溶骨細胞因子的釋放，導致植入體的松動；另一方面，鈦材耐磨性差，產(chǎn)生的磨屑會影響宿主周邊組織，引發(fā)不良反應(yīng)。因而，進一步提高鈦材的抗腐蝕和抗摩擦性能，是臨床上亟待解決的難題之一。
　　 骨髓間充質(zhì)干細胞(Bone marrow mesenchymal stem cells，MSCs)具有高度的

2、自我更新能力和多向分化潛能，已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學工程領(lǐng)域，比如骨組織工程。如何為骨髓間充質(zhì)干細胞構(gòu)建適宜的細胞微環(huán)境，促進MSCs的增殖及向成骨細胞定向分化，是目前研究的熱點主題之一。
　　 本文旨在通過改善鈦材的相關(guān)特性，進而促進骨髓間充質(zhì)干細胞在鈦材表面向成骨細胞分化的能力。本文包含如下具體研究內(nèi)容：
　　 1.鈦材的表面處理：為了達到最佳處理效果，選擇4M，6M，8M，10M KOH溶液，采用堿熱法對鈦材表面處理

3、，在鈦材表面原位形成鈦酸鉀層，然后利用仿生法在處理后的鈦材表面沉積磷灰石。我們利用場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、X射線能譜(EDS)、原子力掃描電鏡(AFM)、電化學阻抗譜法(EIS)和X射線衍射(XRD)進行表征。結(jié)果表明8M KOH的處理效果最好，表面形成了不均一的棒狀結(jié)構(gòu)，均方根粗糙值為280±29 nm，厚度約2.09μm的鈦酸鉀薄層；鈦酸鉀薄層修飾的鈦材表面的電荷傳遞阻抗(Rct)大小為1.096×106Ωcm2較未處理的5

4、.7×105Ωcm2明顯增大；進一步仿生沉積處理后鈦材表面形成磷灰石顆粒。
　　 2.大鼠MSCs的分離、培養(yǎng)及鑒定：本實驗采用密度梯度離心法與貼壁篩選法結(jié)合分離培養(yǎng)大鼠MSCs。倒置相差顯微鏡的觀察結(jié)果表明：密度梯度離心法與貼壁篩選法分離培養(yǎng)得到的第三代細胞呈均一成纖維細胞樣形態(tài)。利用流式細胞術(shù)(FCM)對細胞表面相關(guān)抗原的表達進行檢測，結(jié)果表明：細胞表面抗原CD29、CD45(造血干細胞標記物)陽性表達率分別為99.66％、

5、0.48％，從而確定得到的細胞為純度較高的MSCs。
　　 3.大鼠MSCs在改性鈦材表面的增殖及分化：四唑鹽比色法用于測定細胞的增殖，結(jié)果表明：在經(jīng)過堿熱處理、以及堿熱處理結(jié)合仿生沉積磷灰石的鈦材表面的MSCs較在比未處理鈦材表面的具有更好的增殖(p＜0.05或p＜0.01)。同時，我們分別測定了反映成骨細胞前期和后期分化的堿性磷酸酶活性和骨鈣素的表達。結(jié)果表明：經(jīng)過7天和14天培養(yǎng)，在經(jīng)堿熱處理結(jié)合仿生磷灰石沉積的鈦材表面的