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纯钛表面微米—纳米微结构的构建及生物学研究

作　者: 孟维艳
导　师: 周延民
学　校: 吉林大学
专　业: 口腔临床医学
关键词: 纯钛骨整合微米形貌纳米形貌粗糙度电解蚀刻表面处理
分类号: R783.1
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

种植义齿具有传统义齿不可媲美的优点,是牙列缺损、缺失最佳的修复方式。但目前的主要临床问题是种植体的骨愈合时间较长,延长了患者的治疗周期。加快种植体骨愈合速度、提高种植体早期负重能力及早期修复一直是广大医生及患者追求的目标。种植体表面形貌影响骨愈合的速度和质量,研究表明微米级形貌可以增大骨结合面积、稳定血凝块及细胞外基质蛋白支架,为成骨细胞提供稳定的微环境；纳米级形貌模拟天然细胞生长环境,能促进蛋白的吸附、成骨细胞附着和分化。兼具微米和纳米的表面形貌将是未来种植体表面的发展趋势。本实验通过电解蚀刻方法在纯钛表面形成兼具微米和纳米形貌的微结构,并对其物理化学特性进行表征；评价该表面微结构对成骨细胞的功能作用,研究其在体内对骨愈合过程的影响。结果显示,通过电解蚀刻方法可以在纯钛表面形成兼具微米及纳米级结构,扫描电镜观察：表面呈均匀“碗形凹”样结构,直径约30-50μm,深度约10-20μm,在“碗型凹”的内壁为直径约8-10μm的浅碟状凹及散在的直径约2-4μm微孔,在微米级凹内布满纳米凹、纳米孔和纳米台阶等结构。该表面的粗糙度Sa为5.69μm,,接触角为56°,亲水。细胞毒性实验、溶血实验、成骨细胞相容性实验及骨内埋植实验证明电解蚀刻形成的粗糙表面生物相容性好,无毒副作用。体外成骨细胞相容性研究表明电解蚀刻表面能促进成骨细胞的吸附、增殖、碱性磷酸酶的活性以及骨形成相关基因骨桥蛋白、成骨转录关键因子、骨钙蛋白和Ⅰ型胶原蛋白的表达。体内动物实验研究表明,具有碗型微米凹及纳米的多级微结构形貌具有刺激骨形成的作用,可加速骨的生长,促进早期成骨。上述结果表明,通过电解蚀刻方法可以形成具有碗型微米凹及纳米的多级微结构的表面,该表面具有良好的促进骨愈合性能。这为后期开发新的种植体表面形貌及表面处理技术奠定了理论基础,并为种植义齿的早期负重提供理论依据。具有自主知识产权的新的表面形貌及表面处理技术的开发及应用,将获得更大的经济效益和社会效益。

全文目录

内容提要  4-5
英文缩略词  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 种植体表面特性与骨整合  9-15
    1.1.1 种植体表面形貌  9-13
    1.1.2 种植体表面化学成分  13
    1.1.3 种植体表面粗糙度  13-14
    1.1.4 种植体表面湿润性  14-15
    1.1.5 种植体表面能  15
  1.2 种植体表面粗化方法  15-19
    1.2.1 减成法表面处理技术  15-18
    1.2.2 加成法表面改性  18-19
  1.3 研究内容、目的意义及创新性  19-21
    1.3.1 研究内容  19-20
    1.3.2 研究意义及目的  20
    1.3.3 本研究的创新点  20-21
第2章纯钛表面兼具微米-纳米微形貌的构建及对比研究  21-37
  2.1 材料及方法  21-23
    2.1.1 材料  21-22
    2.1.2 纯钛粗化表面的构建  22
    2.1.3 表面形貌观测  22
    2.1.4 表面化学成分分析  22-23
    2.1.5 表面粗糙度测定  23
    2.1.6 表面湿润性评价  23
  2.2 结果  23-32
    2.2.1 表面微观形貌观察  23-27
    2.2.2 表面化学成分  27-30
    2.2.3 表面粗糙度  30
    2.2.4 表面接触角  30-32
  2.3 讨论  32-35
  2.4 结论  35-37
第3章电解蚀刻处理的钛表面生物相容性研究  37-83
  3.1 材料与方法  37-49
    3.1.1 主要试剂与器材  37-39
    3.1.2 主要仪器  39
    3.1.3 细胞株  39-40
    3.1.4 细胞的培养  40-41
    3.1.5 实验试件的制备  41-42
    3.1.6 电解蚀刻表面细胞毒性评价  42-43
    3.1.7 电解蚀刻表面溶血实验  43
    3.1.8 不同表面的细胞增殖能力  43-44
    3.1.9 不同表面的成骨细胞相容性  44-49
    3.1.10 统计学分析  49
  3.2 结果  49-69
    3.2.1 电解蚀刻表面细胞毒性  49-51
    3.2.2 电解蚀刻表面溶血能力  51
    3.2.3 不同表面的MG-63细胞增殖能力  51-53
    3.2.4 不同表面的MG-63细胞贴壁能力  53-54
    3.2.5 不同表面的MG-63细胞形态的变化  54-55
    3.2.6 不同表面的MG-63细胞的ALP活性  55-56
    3.2.7 不同表面的MG-63细胞骨形成相关基因表达  56-69
  3.3 讨论  69-76
    3.3.1 实验方法选择  69-72
    3.3.2 电解蚀刻表面细胞毒性  72-73
    3.3.3 表面对成骨细胞粘附、增殖和ALP活性的影响  73-75
    3.3.4 表面对成骨细胞分化相关基因表达的影响  75-76
  3.4 结论  76-78
  附图  78-83
第4章骨内植入实验  83-95
  4.1 材料和方法  83-87
    4.1.1 仪器设备  83
    4.1.2 主要材料与药品  83
    4.1.3 实验动物  83
    4.1.4 组织学实验试件的制备  83-84
    4.1.5 生物力学实验试件的制备  84
    4.1.6 动物模型的建立  84-85
    4.1.7 组织学标本制备  85-86
    4.1.8 组织学观察  86
    4.1.9 测试生物结合力  86-87
  4.2 结果  87-90
    4.2.1 组织学观察结果  87-89
    4.2.2 拔出力测试结果  89-90
  4.3 讨论  90-93
  4.4 结论  93-95
第5章结论  95-97
参考文献  97-113
在读期间发表文章  113-115
致谢  115-116
中文摘要  116-120
Abstract  120-125

纯钛表面微米—纳米微结构的构建及生物学研究

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