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纳米表面钛合金生物相容性研究

作　者: 嵇伟平
导　师: 蒋垚
学　校: 上海交通大学
专　业: 骨科学
关键词: 钛合金纳米成骨细胞骨整合
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

目的研究钛合金(Ti6Al4V)的表面纳米结构对体外成骨细胞的功能活性以及在动物体内与周围骨组织结合的影响。材料和方法(1)基于SPD原理制备表面纳米晶体结构的钛合金。(2)体外实验:取新生乳鼠颅盖骨进行成骨细胞原代培养,将其与表面纳米和光滑钛合金共培养,通过细胞计数、SEM观察、MTT比色、ALP活性和钙结节荧光染色,评估成骨细胞黏附、增殖、分化和矿化功能的情况。(3)体内实验:在SD新西兰大白兔股骨粗隆植入普通钛合金(光滑组),表面纳米钛合金(纳米组)和HA涂层钛合金(HA组),术后4、8和12周取材,处死前行影像学观察并肌内注射盐酸四环素和钙黄绿素行荧光标记;取有植入体的股骨进行Van Gieson苦味酸-品红染色以及荧光染色组织学观察并进行骨动力学参数计算;同时,对植入体和骨界面分别进行SEM和TEM观察,比较不同表面植入体-骨界面结合情况。结果(1)体外实验:早期纳米表面黏附的成骨细胞数量多于其它两组(p<0.05)。SEM结果显示纳米表面上成骨细胞可以更早的伸展黏附。MTT比色显示,三组成骨细胞的生长曲线大体形态基本相同,但纳米表面成骨细胞的指数增殖期比光滑表面和粗糙表面要长,且最高峰更高。ALP活性结果显示,纳米表面成骨细胞早期ALP活性更高(p<0.05)。另外,共培养14d后,纳米表面形成的钙结节面积显著增多(p<0.05)。(2)影像学检查:可见纳米组界面骨质修复早于光滑组;界面组织学可见纳米组骨结合率优于光滑组(P<0.05),显示纳米表面骨结合良好;同时,纳米组界面比起光滑组有更强的四环素和钙黄绿素荧光标记,显示界面成骨活跃,其周围骨矿化沉积率也显著高于光滑组(P<0.05)。SEM和TEM观察结果显示,8周后HA组材料表面出现明显降解,界面骨组织细胞内可见大量吞噬颗粒,而纳米组界面骨组织中未见脱落颗粒和吞噬现象。结论本次实验结果证实纳米钛合金能够增强成骨细胞功能表现,促进体内骨整合,为将纳米技术应用到人工关节等植入器械领域提供了新的方向。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
论文正文  9-38
  引言  9-11
  材料  11-13
  方法  13-17
  结果  17-28
  讨论  28-33
  结论  33-34
  参考文献  34-38
附录1 综述  38-46
附录2 综述  46-56
致谢  56-58
攻读学位期间发表的学术论文目录  58-60

纳米表面钛合金生物相容性研究

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