人工關(guān)節(jié)假體微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)胞生物活性影響的實驗研究.pdf

1、第一部分人工關(guān)節(jié)假體微弧氧化硅離子微孔涂層的制備及表征檢測
　　 目的：試圖通過微弧氧化法將鈦金屬假體的微孔涂層中注入硅離子，以制備含硅離子的微弧氧化微孔涂層，并檢測其表證。
　　 方法：在微弧氧化電解液中引入硅酸鈉，制備含硅離子的微弧氧化微孔涂層，然后對微孔涂層的形貌特征、化學(xué)組成，以及離子溶出物等進(jìn)行表證。
　　 結(jié)果：檢測顯示在鈦金屬表面的微弧氧化涂層中，已形成含多孔的納米級的氧化鈦涂層，并同時含有一定濃度

2、的硅離子，而相組成均為銳鈦礦TiO2。將含硅離子的微弧氧化微孔涂層與未含硅離子的微弧氧化微孔涂層進(jìn)行比較，結(jié)果顯示已注入的硅離子并未顯著改變微孔涂層的形貌特征和相組成。微弧氧化硅離子在微孔涂層中的各離子成份呈均勻分布，當(dāng)浸泡于緩沖溶液中，涂層能向溶液中釋放硅、鈣、磷等離子。
　　 結(jié)論：微弧氧化法不但能對鈦金屬表面進(jìn)行微孔涂層，尚能在進(jìn)行微孔涂層的同時注入硅離子，且硅離子的注入仍能維持微孔涂層原有的形貌特征和相組成。微弧氧化硅離

3、子微孔涂層所顯示的相對較低溶解率，表明它有可能是未來人工關(guān)節(jié)假體微孔涂層的更有效方法和更理想涂層材料。
　　 第二部分人工關(guān)節(jié)假體微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)胞MC3T3-E1粘附活性的影響
　　 目的：探討微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)胞MC3T3-E1粘附活性的影響。
　　 方法：以Si-TiO2作為實驗組，以TiO2和Ti作為對照組，分別按一定的密度接種MC3T3-E1細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。碘化丙啶(PI)染核，

4、觀察細(xì)胞4和12小時在各材料表面附著的數(shù)量；MTT法分別在1，4，12和24小時檢測附著于各材料表面的成骨細(xì)胞數(shù)；掃描電鏡于4和12小時觀察成骨細(xì)胞在各材料表面的鋪展情況；鬼筆環(huán)肽染色倒置熒光顯微鏡觀察4和12小時各材料表面細(xì)胞的骨架蛋白的表達(dá)。
　　 結(jié)果：在接種MC3T3-E1細(xì)胞4和12小時后的PI染色結(jié)果顯示，附著于Si-TiO2表面的細(xì)胞數(shù)顯著多于其它兩組；在接種MC3T3-E1細(xì)胞4、12、24小時后的MTT檢測結(jié)果

5、表明，附著于Si-TiO2表面的細(xì)胞數(shù)較其它兩組顯著增多，并有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；對4和12小時后的細(xì)胞鋪展和表面細(xì)胞骨架蛋白的表達(dá)進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示Si-TiO2組的細(xì)胞鋪展優(yōu)于其它兩組，而表面細(xì)胞骨架蛋白的表達(dá)也多于其它兩組。
　　 結(jié)論：人工關(guān)節(jié)假體表面的含硅微弧氧化涂層材料能有效促進(jìn)成骨細(xì)胞MC3T3-E1的早期粘附。
　　 第三部分人工關(guān)節(jié)假體微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)MC3T3-E1增殖活性的影響

6、
　　 目的：探討微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)胞MC3T3-E1增殖活性的影響。
　　 方法：以Si-TiO2作為實驗組，以TiO2和Ti作為對照組，分別接種MC3T3-E1細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。在3天和5天后，用碘化丙啶(PI)染核，觀察接種細(xì)胞在在各材料表面的增殖數(shù)量；MTT法分別在1，3，5和7天檢測各材料表面成骨細(xì)胞增殖數(shù)量；以流式細(xì)胞儀分析1，3，5，7天細(xì)胞周期情況。
　　 結(jié)果：PI染色結(jié)果直觀表明，在3

7、天和5天組的Si-TiO2表面細(xì)胞增殖數(shù)較其它兩組顯著增多；MTT檢測結(jié)果表明，Si-TiO2組在3天和5天后的表面細(xì)胞增殖數(shù)顯著多于其它兩組，有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。在細(xì)胞接種后的第1天和第7天，各材料組的表面細(xì)胞增殖數(shù)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)；細(xì)胞周期分析結(jié)果顯示：在培養(yǎng)第3，5天時，Si-TiO2組G0/G1期細(xì)胞百分比則明顯低于其余兩組(P<0.05)，而S期，G2/M期細(xì)胞百分比明顯高于其余兩組(P<0.05)。

8、r>　　 結(jié)論：微弧氧化硅離子微孔涂層能有效促進(jìn)成骨細(xì)胞MC3T3-E1在其表面增殖，其促成骨細(xì)胞增殖的能力可能與上調(diào)S期及G2/M期細(xì)胞比例并同時降低G0/G1期細(xì)胞的比例有關(guān)。
　　 第四部分人工關(guān)節(jié)假體微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)胞MC3T3-E1分化活性的影響
　　 目的：探討微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)胞MC3T3-E1分化能力的影響。
　　 方法：以Si-TiO2作為實驗組，以TiO2和Ti作為

9、對照組，分別接種。MC3T3-E1細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。分別于第1、3、5、7天四個時間點收集標(biāo)本，檢測堿性磷酸酶(ALP)活性；以定量RT-PCR法檢測成骨細(xì)胞分化標(biāo)志物Ⅰ型膠原(Coll1)、堿性磷酸酶及骨鈣素(OC)的基因表達(dá)情況。
　　 結(jié)果：各組ALP活性隨培養(yǎng)時間的增加呈現(xiàn)出逐漸增高的趨勢，但Si-TiO2組ALP活性在第3，5天時明顯高于其余兩組。第7天時，各組ALP活性無統(tǒng)計學(xué)差異；各組ALP基因表達(dá)隨培養(yǎng)時間的增加呈現(xiàn)

10、出逐漸增加的趨勢，但Si-TiO2組ALP基因在第3，5天時明顯高于其余兩組。第7天時，各組ALP基因表達(dá)無統(tǒng)計學(xué)差異；Coll1的基因表達(dá)于第1，3天兩個時間點在各組之間無明顯差異，但第5，7天時，Si-TiO2組的表達(dá)量明顯高于其余兩組(p<0.05)；各組OC基因表達(dá)隨培養(yǎng)時間的增加呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，第1，3，5天時，各組OC活性無統(tǒng)計學(xué)差異，第7天時，Si-TiO2組OC表達(dá)明顯高于其余兩組(p<0.05)。
　　

11、結(jié)論：微弧氧化硅離子微孔涂層除能促進(jìn)MC3T3-1細(xì)胞的早期分化外，還具有促進(jìn)其晚期分化的能力，這可能與該涂層材料釋放的硅離子有關(guān)，表明微弧氧化硅離子微孔涂層是一種生物活性良好的涂層材料。
　　 第五部分人工關(guān)節(jié)假體微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)胞MC3T3-E1活性影響的信號傳導(dǎo)通道研究
　　 目的：探討微弧氧化硅離子微孔涂層對成骨細(xì)胞MC3T3-E1活性影響的可能信號傳導(dǎo)通道。
　　 方法：以Si-TiO2作

12、為實驗組，以TiO2和Ti作為對照組，分別接種MC3T3-E1細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。分別于第1、3、5、7天四個時間點收集標(biāo)本，檢測整合素α1，α3，α5，β1及FAK，ERK1/2的基因表達(dá)。
　　 結(jié)果：在接種第1天，各組整合素β1的表達(dá)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，在接種第3，5，7天，Si-TiO2組整合素β1的表達(dá)顯著高于其余兩組(P<0.05)；各組整合素α1及α3的表達(dá)隨著培養(yǎng)時間的延長而增加，但各個時間點三種材料表面整合

13、素α1及α3表達(dá)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，第1，3天時，各組整合素α5表達(dá)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，而第5，7天時，Si-TiO2組整合素α5表達(dá)顯著高于其余兩組(P<0.05)。第1天時，各組FAK表達(dá)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，而第3，5，7天時，Si-TiO2組FAK表達(dá)顯著高于其余兩組(P<0.05)；各組ERK2表達(dá)隨著培養(yǎng)時間的延長而增加，但各個時間點這三種材料表面的表達(dá)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)；第1天時，各組