目的:近年来,可植入的钛及钛合金医疗植入材料已得到很好的发展并在临床中广泛应用以替换受损的关节组织并恢复其功能。尽管钛及钛合金具有优异的生物相容性和良好的机械性能,但种植体-骨结合时间过长以及结合不良所导致的种植失败仍有发生,这提示我们需要对植入物进行表面修饰以改善种植体-骨结合过程,借以提高植入物的成功率。在过去的关于医疗器械表面修饰的研究中,研究者们的关注重点在于某些细胞的生物学行为。随着对“骨免疫调节”概念理解的不断深入,目前的基本共识是:器械植入宿主后产生的固有炎症反应直接影响骨改建的代谢平衡,这也正是决定种植体预后的关键因素。因此,有必要对进行过表面修饰后的种植体的相关炎性分泌进行研究。植入物的表面特性还应该着眼于制备具有骨免疫调节性的材料,进而促进骨生成,利于骨整合,最终提高种植的成功率。内容:透明质酸钠(HA)和含有阿司匹林壳聚糖纳米微球(ACS)的自组装I型胶原通过静电相互作用在已被相转移溶菌酶(PTL)技术修饰的带有正电荷的钛表面构建功能性的复合电解质多层结构。通过对不同加载药物的钛片样品的缓释能力的检测和生物相容性能的检测,筛选出最适浓度进行后续体外炎症及其共培养模型的实验和体内大鼠股骨缺损模型的实验。方法:1、将阿司匹林包覆于壳聚糖纳米微球内;而后在预先处理好的钛片表面制备出经PTL修饰改性的带正电荷的钛表面;利用静电吸附作用将带负电荷的透明质酸钠和分散有ACS的带正电的一型胶原溶液依次加载于已被PTL修饰的钛片表面,得到具有功能性的复合电解质多层结构。2、利用透射电镜(TEM)观察制备好的ACS和自组装完成的一型胶原;利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、接触角测定仪等仪器对纯钛片、制备好的Ti-PTL、Ti-PTL-HA和Ti-PTL-HA-(COL-ACS)钛片的表面形貌、性质和元素成分进行观察和分析。3、在去离子水中测定第1~7天不同体积阿司匹林饱和溶液加载的不同钛片样本的药物缓释能力;用大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)对上述不同钛片的生物相容性进行评价,并根据结果筛选出最适浓度进行后续实验。4、LPS诱导后的巨噬细胞对不同钛片样品的相关炎性因子进行检测;在不同的BMSCs和巨噬细胞共培养模型中,观察不同试样表面早期BMSCs的粘附、迁移增殖和成骨分化能力。5、将不同修饰表面的钛棒植入大鼠股骨缺损模型中,把植入的连有钛棒的组织于第3天、7天和第28天取出分离。而后进行H&E、VG和CD68+染色处理,对样品初期抗炎能力及种植体骨形成能力进行研究分析。结果:1、透射电镜下观察到ACS表面光滑,分散较好,自组装完成的一型胶原呈现出特征性形态;XPS、SEM结果表明经过不同修饰步骤的纯钛片依次成功加载了PTL、HA、COL-ACS的复合多层膜结构;接触角实验证实了不同修饰薄膜的加载成功的同时也证实了材料经过改性后逐步具有了更好的湿润性。2、加载有ASA的试样在1天到7天释放目标药物的能力与加入的药物的体积量成正比;在对不同材料表面BMSCs的增殖和分化能力的分析中,较低剂量的样品组(药物体积3.0ml)促进BMSCs增殖和胞内ALP蛋白的活性作用强,遂后续实验中均采用该浓度。3、经LPS诱导的巨噬细胞在不同样品表面的相关炎性产物的检验结果证明,加载有阿司匹林的钛片具有抑制相关炎性基因或蛋白分泌的能力;在不同条件培养基的一系列模型中的结果证明,加载有阿司匹林的复合多层钛片结构较空白钛片组具有良好的促进BMSCs粘附、迁移增殖、铺展和分化成骨的能力。4、在大鼠股骨缺损的体内研究中,通过对加载有阿司匹林的复合多层结构的钛棒和单纯钛棒组织进行的H&E染色、VG染色和CD68+的染色分析结果表明,加载有阿司匹林的样品周围的骨缺损处成骨速度更快、炎症反应更轻。结论:本研究所制备的经过PTL改性的加载有阿司匹林的复合多功能涂层能够达到缓释阿司匹林的目的,并且有良好的生物相容性,有利于BMSCs的迁移增殖、铺展和成骨分化,能抵抗植入后的初期固有炎症反应,并具有促进种植体的效果。