钽和钛（合金）是目前临床应用最广泛的骨科材料。钽具有密度大、熔点高、价格贵等特点，而钛（合金）具有质轻、熔点低、易加工的特点，这导致钽植入体的成本和售价明显高于钛（合金）植入体。因此，系统地评估并比较钽和钛（合金）的促成骨能力将有助于指导临床上对植入材料的选择。尽管大量研究对钽和钛（合金）的体内外促成骨能力进行了比较，但由于所用钽和钛（合金）的表面拓扑结构或孔结构有明显差异，对表面化学也缺乏系统表征，导致结论存在明显分歧。因此，在排除表面拓扑结构和孔结构影响的基础之上，探讨钽和钛（合金）的表面化学对促成骨能力的影响将有助于更客观地评价钽和钛（合金）材料本身的优劣性。
　　本文采用相同的加工技术制造出密实钽片和钛合金（TC4）片并对其化学结构和表面性能进行了系统表征。考虑到材料表面化学是通过影响蛋白吸附进而影响细胞行为的，因此，本文进一步以牛血清白蛋白（BSA）、人纤连蛋白（hFN）为模型蛋白，以成骨细胞和巨噬细胞为模型细胞，考查并比较了钽片和TC4片的表面化学对蛋白吸附，进而对成骨细胞和免疫细胞早期行为的影响。主要研究内容和结论如下：
　　（1）利用辊轧成形技术和激光选区熔化技术制造了两种密实钽片和TC4片（前者记为2D-Ta和2D-TC4，后者记为3D-Ta和3D-TC4）。扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射仪、水接触角分析仪等检测结果表明：2D-Ta和2D-TC4的表面形貌相似，表面均有明显的氧化层和表面羟基，2D-TC4的亲水性和表面能略高于2D-Ta；3D-Ta和3D-TC4的表面形貌存在明显差异，3D-TC4有球形颗粒粘附在表面；与2D表面相比，3D表面的无定形结构增加，提示加工方式可改变表面晶体结构组成。
　　（2）利用微量BCA技术、酶联免疫吸附技术和免疫荧光染色技术分别考察了BSA和hFN在2D-Ta和2D-TC4表面的蛋白吸附情况，发现2D-Ta和2D-TC4表面的蛋白吸附密度、活性位点密度与分布无明显差异，提示2D-Ta和2D-TC4的表面化学对蛋白吸附具有相似的影响。
　　（3）将大鼠成骨细胞和RAW264.7细胞接种在预先吸附了hFN的钽片和TC4片表面。免疫荧光染色、划痕实验、CCK-8等检测结果表明，成骨细胞在2D-Ta和2D-TC4表面的粘附、迁移及增殖无明显差异，成骨细胞对吸附hFN无明显重组，但会引起内源FN发生重组，提示钽和TC4的表面化学对成骨细胞初期行为的影响相似。免疫荧光染色结果表明，RAW264.7可使吸附hFN和内源FN发生明显重组，RAW264.7细胞在2D-TC4表面的活化程度明显高于2D-Ta，提示2D-TC4在体内可能会引起更强烈的免疫反应。
　　综上所述，本文在排除了表面形貌和孔结构的影响的前提下，从“材料-蛋白-细胞”研究体系证明了钽和钛合金的表面化学对蛋白吸附和早期成骨细胞行为的影响无明显差异，但钛合金表面化学对巨噬细胞的激活能力更强。相关研究结果对临床骨植入材料的选择有一定的指导作用。