構建種植體表面Ti-GO-Ag多相復合材料抗菌性能及生物活性研究.pdf

1、鈦及鈦合金因其良好的材料學性能和生物學性能被廣泛應用于牙科領域，但因其上部結構暴露在口腔環(huán)境中，種植體－軟組織結合較薄弱部位容易受細菌侵襲；術中淤血及受損種植位點為細菌繁殖提供理想環(huán)境；植體下段表面粗糙程度不僅易于形成骨結合，也方便細菌黏附和定植；鈦及鈦合金的生物惰性性質，這些因素均會誘導種植體周圍炎的發(fā)生。因此，如何使種植體材料表面修飾具有生物活性和抗菌性能以提高種植成功率是眾多學者一直研究的重點和難點。本研究擬采用電鍍法和紫外還原法

2、使純鈦表面獲得膜狀和顆粒狀改性，以口腔常見菌為研究對象，就改性后純鈦表面抗菌性能進行研究，并對其生物活性進行初步評價，從抗菌和生物活性角度優(yōu)化種植體材料表面修飾。
　　第一部分、種植體表面Ti-GO-Ag多相復合材料的構建及性能分析
　　目的：在純鈦(Titanium,Ti)表面構建不同濃度的氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)膜和銀(Silver,Ag)顆粒，并對其材料學性能進行分析。
　　方法：通過正交

3、實驗設計設計工藝參數(shù)；電壓為20V，時間為5min，濃度分別為20μg/ml、50μg/ml、80μg/ml、100μg/ml條件下通過電鍍法對Ti進行修飾；采用紫外還原法在濃度為1mol/L的硝酸銀溶液中對Ti－GO進行加載；利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡對表面形貌進行觀察；使用拉曼光儀對GO的性狀進行分析；通過X射線光電子能譜對Ag進行表征；采用原子力顯微鏡對材料表面輪廓和粗糙度進行研究；利用接觸角測試儀對材料表面親水性進行研究；使用納米

4、壓痕和納米劃痕對材料表面彈性模量和摩擦力進行探討；通過電感耦合等離子體質譜儀對Ag離子釋放進行研究。
　　結果：正交實驗優(yōu)化的工藝參數(shù)：電壓：20V，時間：5min；Ti表面經過改性以后表面有類膜物質和類顆粒狀物質，經分析可知膜狀物質為GO，且濃度不同，GO在Ti表面的形貌和量也不一樣；顆粒狀物質為Ag單質，與GO的濃度成正比；表面輪廓高低起伏，粗糙度與濃度成正比；Ti－GO與濃度成反比，Ti－GO－Ag與濃度成反比；彈性模量與維

5、氏硬度隨GO濃度升高而升高，摩擦力與濃度沒有正反比關系；各組在第四天Ag離子釋放量出現(xiàn)相似情況。
　　結論：正交實驗設計可以優(yōu)化實驗過程，并使Ti表面獲得修飾；改性后的Ti，其表面形貌、輪廓、粗糙度、親水性能、彈性模量、維氏硬度、摩擦力等均與改性前有所不同，使Ti表面獲得生物涂層（如抗菌涂層）；四組實驗組Ag離子釋放總體規(guī)律趨向于降低，指導抗菌過程。
　　第二部分、種植體表面Ti-GO-Ag多相復合材料的抗菌性能研究

6、　　目的：研究不同濃度的GO和Ag涂層表面對三種口腔常見菌的抗菌作用。
　　方法：以金黃色葡萄球菌、變形鏈球菌和牙齦卟啉單胞菌為研究對象，評價20μg/ml、50μg/ml、80μg/ml、100μg/ml四種不同濃度Ti-GO-Ag涂層表面形成細菌生物膜的能力，并對細菌表面形貌進行觀察；使用激光共聚焦顯微鏡對細菌胞膜完整性進行檢測，并用Image J軟件對熒光強度值和涂層表面細菌三維形貌進行研究；利用流式細胞儀對細菌凋亡情況進行

7、評價；采用透射電子顯微鏡對細菌內部結構進行觀察；通過時實定量熒光PCR技術檢測細菌相對基因表達情況；對改性后Ti的抗菌機理進行初步探討。
　　結果：20μg/ml、50μg/ml、80μg/ml、100μg/ml四種不同濃度Ti-GO-Ag涂層表面對金黃色葡萄球菌、變形鏈球菌和牙齦卟啉單胞菌的抗菌效果均達到或超過89％，明顯優(yōu)于對照組；三種細菌表面形貌發(fā)生明顯改變；涂層表面細菌胞膜完整性受損，紅色熒光強度值高于綠色熒光強度值，細菌

8、活性均低于對照組，細菌的三維形貌也比對照組量少、薄和松；細菌凋亡情況明顯不同于對照組；通過內部結構觀察可發(fā)現(xiàn)細菌破壞主要是銀離子接觸并穿過胞膜進入到胞內而使細菌結構破壞；三種細菌的相對基因表達量均低于對照組。
　　結論：不同濃度的GO和Ag涂層對三種口腔常見菌均有抗菌作用，且對革蘭氏陰性菌的效果優(yōu)于革蘭氏陽性菌，其抗菌機制是銀離子接觸攻擊細菌胞膜，使胞膜結構穿孔，胞質外泄，從而使細菌裂解死亡。
　　第三部分、種植體表面Ti-

9、GO-Ag多相復合材料的生物活性評價
　　目的：評價不同濃度的GO和Ag涂層表面生物活性。
　　方法：通過人體模擬液浸泡實驗研究不同濃度的GO和Ag涂層表面鈣磷沉積情況；利用CCK-8實驗評價不同濃度的GO和Ag涂層表面鼠骨髓間充質干細胞活性情況。
　　結果：不同濃度的GO和Ag涂層表面均可沉積鈣磷等元素，沉積效果較好的是對照組、G20組和G80組，其中對照組和G20組、G20組和G80組之間無統(tǒng)計學差異；四種不同濃度