热处理提高钛种植体表面成骨细胞活性的实验研(2)

这两种思路的目标都是希望利用简单低成本的方法，改善钛材料种植体普遍存在的生物活性差、与骨组织结合强度低以及愈合时间长等的问题，提高钛金属种植体表面生物活性，促进整合能力。本研究中将纯钛金属植入体经过简单的热处理，希望提高其表面生物活性。

由图1可知700℃火处理过程对于钛金属表面形貌没有明显的改变。说明可以排除由于退火处理可能导致的表面形貌的改变影响成骨细胞在两组钛金属表面增殖生长活性的可能性。另一方面，在种植体表面涂覆一层二氧化钛涂层，从而促进种植体的骨整合能力近年来逐渐引起大家的关注。首先，是因为二氧化钛具有良好的生物相容性。其表面具有丰富的羟基活性基团，这些羟基基团可以为钙离子以及磷酸根离子沉积提供结合位点，从而有效地促进羟基磷灰石的形成和新生骨组织的结合。有研究报道，利用阳极氧化法在钛金属表面制备二氧化钛纳米管，发现二氧化钛薄层不仅可以促进成骨细胞在其表面的粘附、增殖，同时还具有抗菌的能力[7]。所以，二氧化钛被认为是一种良好的钛金属种植体表面改性材料成分。更有研究表明，相对于其他晶体结构类型，金红石型的二氧化钛与血液、血浆蛋白以及纤维蛋白原之间的润湿性更好，表现出更加良好的生物活性。这是因为金红石晶相的二氧化钛晶体结构更有利于诱导磷灰石在其表面的形成，这与本实验的结果相吻合。另外，值得一提的是，用这种方法得到的二氧化钛生物活性涂层薄膜与钛金属机体的结合力很强，基本没有明显的界面。所以，即使在后续的动物体内实验研究中，也不会产生活性涂层薄膜脱落的现象，为后续的动物体内实验研究提供了力学结合强度的基础。其次，二氧化钛涂层与机体钛金属的化学组成较为相似，同时，其所具有的良好抗腐蚀能力可以有效地防止体液对机体钛种植体造成的长期腐蚀作用。因此，这样的一种二氧化钛活性涂层，其长期稳定性较之传统的利用等离子热喷涂、溶胶涂覆等方法制备的钛种植体表面生物活性涂层要稳定。

综上所述，通过简单的退火热处理过程，可以在钛种植体表面形成一层金红石晶相二氧化钛生物活性薄膜，从而显著提高其成骨细胞的增殖生长活性。且由于其是在钛种植体表面原位氧化得到的，与基体钛金属结合紧密，可有效提高钛种植体表面的耐磨性和耐腐蚀性。可以预见，实验组良好的体外成骨细胞增殖生长活性，可最终增强钛金属种植体与骨机体的整合效率。

自从现代口腔种植学之父-瑞典生理学家Branemark教授在1952年发现钛金属与兔子胚骨能够牢固结合后，因钛金属具有良好的力学性能、生物相容性及耐腐蚀性能，已被广泛应用于骨科及口腔外科[1]。随着临床应用的日益广泛，如何通过对钛金属表面进行合适的改性，有利于细胞组织，尤其是成骨样细胞在其表面的附着生长，促进骨整合效率，是当前提高钛种植体临床应用效率的研究热点[2]。目前，使用较多的钛种植体表面改性方法是等离子喷涂和微弧氧化等方法[3]。等离子喷涂技术采用设备成本较高，且制备的涂层均匀性较差，易导致涂层脱落；微弧氧化法虽结合强度较高，紧密性较好，但工艺复杂，且机理尚不清楚[4]。本研究从改变钛金属植入体表面成分的思路出发，利用简单的热处理方法，对钛金属植入体表面进行改性，提高其生物活性，以提高钛种植体的临床应用。

1 材料和方法

1.1 实验材料 选用1cm × 1cm，厚度0.1cm的纯钛片10片，先用金相砂纸(从1500目到4000目)将其表面磨平，再用酒精和去离子水超声清洗机清洗后备用。

1.2 钛金属片热处理 将5片打磨后钛金属片(实验组)放在马弗炉中，常压下，设定升温速度为每分钟10℃，并在700℃条件下保温1h，自然冷却后取出用去离子水冲洗。对照组5片纯钛片不经任何处理。

1.3 观察指标及方法 利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM， Hitachi bSU70)观察钛金属表面形貌，利用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD, PANalytical XPert Pro)分析钛金属种植体表面成分；细胞增殖实验及MTS法测定吸光密度值(OD值)：采用成骨样细胞MG63(中科院上海细胞库)以约2.5×104/cm2的密度植入24孔板，每个孔板加入培养液0.5mL；培养72小时后，加入50μL MTS液，于37℃培养箱培养4h，用移液枪吸取120μL至96孔板测定其OD值。

1.4 统计学处理 将所得的实验数据采用SPSS19.0软件进行统计学处理，满足正态分布的计量资料以均数±标准差表示，采用t检验进行组间两两比较，等级资料、偏态分布资料组间比较采用秩和检验；P<0.05为差异存在统计学意义。

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2020/1215/412.html