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实验目的:纯钛及其合金因良好的生物相容性和机械性能而广泛应用于口腔种植领域。在正常的生理条件下,钛种植体因表面形成致密氧化膜而具有一定的耐腐蚀性。然而,当炎症发生时,钛种植体腐蚀仍能发生,进而降低种植体的机械强度,并破坏骨整合。本实验的目的是探究silicalite-1分子筛改性钛合金种植体在炎症环境下的耐腐蚀性,并对其体外成骨潜能进行评价。实验内容:本实验首先通过二次生长法在钛合金（Ti-6Al-4V）表面制备煅烧、未煅烧silicalite-1分子筛涂层,分别标记为SF-Ca@Ti-6Al-4V、SF@Ti-6Al-4V,并在体外构建炎症环境模型,然后对样本的理化性能、炎症环境下的耐腐蚀性、体外成骨潜能进行初步评价,主要内容和结论如下:1.样本的表征测试:通过扫描电镜、原子力显微镜观察样本的表面形貌、粗糙度;利用X射线光电子能谱、X射线衍射分析涂层的元素组成和物相结构;利用氮气等温吸附-脱附实验、水接触角评价样本的比表面积和亲水性能。2.通过模拟炎症发生时种植体周围环境变化来建立体外炎症环境模型。采用含10%胎牛血清、1%青霉素-链霉素的细胞培养液来模拟种植体周围的有机、无机成分,通过调整细胞培养液p H值、添加H2O2来模拟炎症形成的局部酸性环境和集聚的活性氧。3.利用电化学工作站,通过极化曲线检测样本的腐蚀电流;通过电感耦合等离子体质谱仪检测炎性浸泡7、30天后金属离子的释放情况;通过质量损失测试、扫描电镜评价浸泡30天前、后样本的质量和表面形貌变化。浸泡期间,监测介质中的H2O2含量。4.将MC3T3-E1细胞与样本共培养,通过扫描电镜、DAPI染色、CCK-8法评价MC3T3-E1细胞在样本表面的黏附、增殖水平;经过成骨诱导培养,通过碱性磷酸酶（ALP）活性检测、茜素红染色、实时定量聚合酶链式反应（q RT-PCR）、酶联免疫吸附试验（ELISA）系统评价样本表面MC3T3-E1细胞的成骨分化情况。实验结果:1.扫描电镜观察样本的表面形貌,碱处理Ti-6Al-4V样本表面形成三维窝状网孔结构,涂层改性后,网孔结构被silicalite-1分子筛晶体覆盖。煅烧后的silicalite-1分子筛呈典型的“棺材样”片状晶型,而未经煅烧的silicalite-1分子筛晶体相对较小,且在片状晶体内可见小体积的90°旋转共生;原子力显微镜评价样本的表面粗糙度,结果显示,煅烧、未煅烧silicalite-1分子筛涂层均显著增加Ti-6Al-4V的表面粗糙度。2.X射线光电子能谱分析样本表面的元素组成,Ti-6Al-4V表面可检测到Ti、Al、V、O、C元素,经silicalite-1分子筛改性后,表面新增Si2s、Si2p的结合能峰。Silicalite-1分子筛改性样本的X射线衍射光谱展现出MFI型分子筛的特征衍射峰,说明在Ti-6Al-4V表面成功合成煅烧、未煅烧的silicalite-1分子筛涂层。3.氮气等温吸附-脱附实验结果显示,煅烧后,silicalite-1分子筛涂层的比表面积、总孔容增加,平均孔径减小。水接触角结果显示,煅烧、未煅烧silicalite-1分子筛涂层均显著增加了Ti-6Al-4V的亲水性,呈超亲水的表面。4.电化学实验结果显示,煅烧、未煅烧silicalite-1分子筛涂层均可提高基底Ti-6Al-4V的腐蚀电位,并降低腐蚀电流,表明均有一定的腐蚀保护作用。其中,未煅烧silicalite-1分子筛涂层的腐蚀保护作用最佳。5.样本在炎性介质中浸泡7、30天后,SF@Ti-6Al-4V组金属离子的释放含量显著低于Ti-6Al-4V组。浸泡30天后,SF@Ti-6Al-4V样本的质量变化最低,且涂层无明显破坏,而Ti-6Al-4V样本质量损失明显,表面可见腐蚀坑。浸泡介质中的H2O2含量在各实验组中均随时间降低,其中Ti-6Al-4V组在实验早期下降较明显。6.细胞早期黏附研究发现,MC3T3-E1细胞在SF-Ca@Ti-6Al-4V、SF@Ti-6Al-4V表面伸展充分,有丰富伪足和较大的附着面积,且SF@Ti-6Al-4V样本黏附的细胞数量明显高于Ti-6Al-4V、SF-Ca@Ti-6Al-4V样本。根据CCK-8结果分析发现,SF@Ti-6Al-4V组在1、3、5、7天的细胞增殖高于Ti-6Al-4V组。7.MC3T3-E1细胞在样品表面共培养7、14天,7天时,SF@Ti-6Al-4V组的ALP活性显著高于Ti-6Al-4V组和SF-Ca@Ti-6Al-4V组,14天时,SF@Ti-6Al-4V组的ALP活性显著高于Ti-6Al-4V组。共培养21天后,SF@Ti-6Al-4V组细胞外基质矿化水平显著高于Ti-6Al-4V组和SF-Ca@Ti-6Al-4V组。8.q RT-PCR结果显示,7天时,SF@Ti-6Al-4V组OCN、ALP、COL-1的m RNA表达明显高于Ti-6Al-4V和SF-Ca@Ti-6Al-4V组,RUNX2的m RNA表达高于Ti-6Al-4V组,并与SF-Ca@Ti-6Al-4V相当;14天时,SF@Ti-6Al-4V组RUNX2、OCN、ALP的m RNA表达水平显著高于Ti-6Al-4V和SF-Ca@Ti-6Al-4V组,COL-1的m RNA表达在各组间无明显差异。9.ELISA结果显示,7天时,SF@Ti-6Al-4V组的RUNX2、OCN、ALP、COL-1蛋白表达水平显著高于Ti-6Al-4V组,并高于或与SF-Ca@Ti-6Al-4V组相当;14天时,SF@Ti-6Al-4V组的RUNX2、ALP、COL-1蛋白表达水平显著高于Ti-6Al-4V和SF-Ca@Ti-6Al-4V组,OCN蛋白表达在各组间无明显差异。结论:本实验通过二次生长法,在Ti-6Al-4V表面制备了煅烧、未煅烧silicalite-1分子筛涂层。未煅烧silicalite-1分子筛涂层显著提高了Ti-6Al-4V在炎症环境下的耐腐蚀性能,并促进MC3T3-E1细胞的黏附、增殖和成骨分化,具有良好的体外成骨潜能。