鈦表面雙層納米管制備及其生物活性的體外研究.pdf

1、目的：本實(shí)驗(yàn)以純鈦試件為研究的對(duì)象,采用電化學(xué)的陽極氧化技術(shù)來處理純鈦表面以期構(gòu)建一種新型的納米管陣列,觀察和分析其微觀結(jié)構(gòu),并對(duì)試件的生物活性進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)研究,探討鈦表面納米管形貌對(duì)細(xì)胞黏附、增殖和分化的影響。
　　方法：將厚度為0.25mm、純度為99.99％的純鈦箔片用激光切割成直徑為12mm的圓片70枚,使用800﹟到7000＃的金相砂紙將鈦片表面逐級(jí)打磨拋光至鏡面狀,依次在丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗20分鐘后干燥備用

2、。制備好的試件稱為光滑組試件。取光滑組試件35枚分別放入含有88mmol/L氟化銨的乙二醇電解液中,與陽極相連,石墨為陰極,在設(shè)定的電壓和時(shí)間下,分兩步電化學(xué)陽極氧化:60V,2.5h;12V,40min。取出鈦片在去離子水中超聲清洗15min,干燥后備用。制備好的試件稱為納米管組試件。采用場發(fā)射掃描電鏡(SEM)觀察試件表面微觀形貌、X射線能量色散譜(EDS)分析試件表面的元素組成和原子力顯微鏡(AFM)觀察試件表面的三維形貌并計(jì)算粗

3、糙度。體外培養(yǎng)小鼠骨髓間質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs),熒光計(jì)數(shù)法檢測細(xì)胞在試件表面的早期黏附,SEM觀察細(xì)胞在試件表面的形態(tài),噻唑鹽(MTT)方法檢測細(xì)胞在試件表面的增殖,堿性磷酸酶(AKP)試劑盒檢測試件表面細(xì)胞堿性磷酸酶活性從而評(píng)價(jià)鈦片表面形貌對(duì)BMSCs分化的影響。
　　結(jié)果：通過電化學(xué)陽極氧化方法在純鈦表面制備出有序的蜂窩狀雙層二氧化鈦(TiO2)納米管陣列,SEM觀察顯示光滑組試件表面偶見裂隙和劃痕,陽極氧化后的納米管組試件表

4、面則形成了蜂窩狀有序的TiO2納米管陣列,由上、下兩層TiO2納米孔組成,上層TiO2納米孔為有序的六邊形和五邊形陣列,孔徑約為160nm;下層TiO2納米孔為TiO2納米管,其開口端是位于上層納米孔中,并且各管開口端在軸向上互相粘合,下層孔的孔徑約為20nm,深度約為500nm;EDS結(jié)果顯示光滑組試件表面元素為鈦,納米管組試件表面由Ti和O元素組成;AFM照片觀察可見對(duì)照組表面細(xì)微的劃痕,納米管組規(guī)則典型的蜂窩狀三維立體形貌,納米管

5、組粗糙度值 Ra為37.8?1.8(nm,x?s),光滑組粗糙度值 Ra為20.3?4.4(nm,x?s),納米管組粗糙度大于光滑組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P?0.05)。BMSCs細(xì)胞培養(yǎng)30、60和120min時(shí),納米管組試件表面的細(xì)胞數(shù)分別為405?13、419?16和365?8(個(gè),x?s),光滑組試件表面的細(xì)胞數(shù)分別為291?11、382?13和339?9(個(gè),x?s),納米管組試件表面的細(xì)胞數(shù)高于光滑組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P?0.05);B

6、MSCs細(xì)胞培養(yǎng)120min后,SEM觀察表明光滑組和納米管組試件表面BMSCs細(xì)胞向四周伸展,納米管組的板狀偽足更加寬大而且明顯,細(xì)胞出現(xiàn)兩極改變并且伸長,長軸兩端出現(xiàn)了大量細(xì)小的絲狀偽足;與光滑組試件比較,納米管組在第3天和第5天的BMSCs細(xì)胞增殖活力增加有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P?0.05),在第7天的BMSCs細(xì)胞AKP活力增加有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P?0.05)。
　　結(jié)論：體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)雙層二氧化鈦納米管陣列可以促進(jìn)BMSCs細(xì)