紫外光處理對納米化鈦表面理化性能及生物學(xué)活動(dòng)影響的機(jī)制探究.pdf

1、背景:牙種植技術(shù)因其理想的修復(fù)失牙效果在臨床上得到廣泛的應(yīng)用。但因人工種植牙植入到骨內(nèi)后需有3～6個(gè)月的骨結(jié)合進(jìn)程，在此期間一方面導(dǎo)致不能及時(shí)恢復(fù)患者的咀嚼及語言等功能，另一方面骨結(jié)合所需時(shí)間越長，期間在外力作用下出現(xiàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)越高。目前希望通過鈦表面處理技術(shù)加速種植體植入后的骨結(jié)合過程，實(shí)現(xiàn)即刻種植和早期負(fù)重已成為牙種植學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。為了克服傳統(tǒng)微米級種植體在即刻種植體應(yīng)用中的局限性，納米級修飾鈦種植體表面改性不斷被提出，納米級修

2、飾能夠更好的模擬體內(nèi)骨組織環(huán)境，有效促進(jìn)種植體-骨結(jié)合的發(fā)生、發(fā)展。另外，“種植體老化”也是臨床上常面臨的難題之一。已有研究證實(shí)傳統(tǒng)表面修飾種植體可隨保存時(shí)間延長出現(xiàn)表面能的改變，影響骨結(jié)合過程。本課題組前期的研究已證實(shí)紫外光催化(Ultraviolet，UV)可有效改善鈦種植體的表面能，提高骨結(jié)合效能。從理論上分析，采用體表面積更高的納米級修飾替代傳統(tǒng)微米級修飾種植體，紫外光催化的效能應(yīng)隨材料比表面積增加而提高，但實(shí)際上UV處理納米級

3、修飾鈦表面對其生物學(xué)及表面理化性能影響，特別是表面元素改變及電荷狀態(tài)的影響仍需要進(jìn)一步探究。
　　目的:研究紫外光處理對納米級修飾鈦表而理化性能及生物學(xué)活性的影響。
　　方法:利用陽極氧化技術(shù)，在純鈦表面制作納米管形貌(AO組)并對其進(jìn)行紫外光催化(AO+UV組)。采用掃描電鏡(SEM)、表面粗糙度測試儀、XPS能譜儀、接觸角測試儀、固體Zeta電位儀對材料表面的理化特性進(jìn)行分析。采用體外蛋白吸附實(shí)驗(yàn)和體外細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)來檢測兩

4、組材料的早期生物學(xué)活性。
　　結(jié)果:利用陽極氧化技術(shù)在純鈦表面穩(wěn)定的制備出70-100nm管徑的鈦納米管形貌。SEM及表面粗糙度結(jié)果顯示UV催化前后的鈦納米管表面在形態(tài)學(xué)表征和表面粗糙度上均未表現(xiàn)出明顯差異。UV處理提高了鈦納米管表面的親水性，接觸角由51.5°變?yōu)?.2°。采用XPS對鈦納米管表面UV催化前后元素組成進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，UV催化降低了納米管表面無機(jī)物及有機(jī)物污染，并暴露出更多Ti3+、Ti4+位點(diǎn)。然而更值得注意的是O

5、元素峰值的變化。經(jīng)紫外光催化后，鈦納米管表面酸性羥基峰值明顯減小而堿性羥基增多。通過兩組實(shí)時(shí)電位測定發(fā)現(xiàn)，UV處理后的鈦納米管表面等電點(diǎn)降低，在體液條件下所攜帶的負(fù)電荷明顯減少。體外生物學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，UV催化大大提高了蛋白在材料表面的吸附能力，AO+UV組鈦表面孵育3h吸附量甚至高于AO組24h吸附量。UV處理明顯提高了成骨細(xì)胞在鈦納米管表面的早期黏附活動(dòng)，提高了成骨細(xì)胞在其表面的黏附率，影響細(xì)胞的黏附形態(tài)，促進(jìn)細(xì)胞骨架的改建和黏著斑