氧化鈦納米管表面的蛋白吸附及其對成骨細(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)合只是簡單的機械整合,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,必須對材料進行進一步的表面改性。本文通過在純鈦表面采用電化學(xué)陽極氧化處理技術(shù),獲得一定管徑和管長的二氧化鈦納米管；同時通過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)和接觸角測試儀對改性后試樣表面的形貌、晶型結(jié)構(gòu)、親水性和表面能進行了表征。通過在納米管表面進行蛋白質(zhì)吸附實驗,研究蛋白質(zhì)在試樣表面的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)機制,推測蛋白質(zhì)在納米管表面的吸附方式；同時結(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于細(xì)胞的黏附、生長和分化能力的影響；通過蛋白質(zhì)的體外短期釋放實驗,考察納米管表面的蛋白質(zhì)的釋放機制。
　　 改變陽極氧化電壓獲得管徑分布為20nm～200nm

3、的納米管,改變氧化時間制備管徑為100nm,管長分別為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小時后,納米管／介孔的形貌不變,陽極氧化表面的無定型二氧化鈦轉(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。
　　 由于植入材料在進入人體后會與各種生物大分子發(fā)生反應(yīng),因此實驗將光滑鈦、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。同時,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)在納米管表面進行吸附時,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Langmuir公式擬合進一步得出蛋白質(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,通過吸附率的計算,得出FN的吸附率大于BSA；當(dāng)兩種蛋白質(zhì)共同存在時,通過熒光和SDS-PAGE表明在兩種分子的共同作用下,會在表面形成一個多層的以BSA分子為主的蛋白膜。
　　 通過對蛋白質(zhì)吸附后的試樣進行體外釋放實驗發(fā)現(xiàn),光滑鈦及微弧氧化試樣經(jīng)過蛋白吸附-釋放后,表