论文部分内容阅读
血管支架用镁合金材料因其可降解性、良好的生物相容性受到越来越多的研究人员关注,但其降解速率过快一直是制约其在临床进一步发展的主要原因。因此,通过合金化加速镁合金植入后的内皮化进程,从而一定程度上降低对其降解速率的要求逐步成为一种优化血管支架用镁合金材料设计的方法,具有非常重要的理论研究价值。 本研究在Mg-Zn-Y-Nd合金中掺入具有促进血管内皮化的Cu元素,通过改变Cu元素的含量,研究Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金的促内皮化效力及其作用机制。通过金相观察和浸泡实验,研究不同 Cu含量对合金显微结构和耐蚀性能的影响;通过对比分析不同 Cu含量合金对内皮化相关细胞(内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞)的细胞存活率、细胞活性、细胞形态变化,研究Cu的加入与 Cu含量对细胞相容性的影响;通过细胞迁移实验和 NO释放量检测实验,进一步研究Cu元素的加入和Cu含量对内皮化效力的影响;通过全血黏附实验、纤维蛋白原黏附和变性实验,分析Cu含量对Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金血液相容性的影响;通过动物体内植入实验,研究 Cu含量对合金组织相容性的影响;通过观察合金在植入SD大鼠后腐蚀形貌及其表面元素组成,研究合金的体内降解行为及降解过程中Cu2+的去向。主要结论包括: 1、随着Cu含量的增加(0.0-0.5 wt.%),Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金的晶粒逐渐细化,第二相呈弥散状分布在合金内部。结合XRD与EDS分析发现,Cu原子主要以固溶形式存在于基体中,当Cu含量升高至0.5 wt.%时,可检测到微弱Mg2Cu相。同时,随着晶粒尺寸减小,合金润湿性提高。 2、Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金的电化学耐蚀性能随着Cu含量的升高而降低。在37oC培养基中浸泡一段时间后发现,随着合金中Cu含量的增加,释放产生的Cu2+含量增加,Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金降解过程中伴随Cu离子的释放。 3、Cu的添加与 Cu含量的升高能够显著降低合金表面纤维蛋白原与红细胞黏附,防止纤维蛋白原变性,有效改善了合金的血液相容性。 4、随着Cu含量的升高,巨噬细胞的存活率和细胞活性不断降低,平滑肌细胞的存活率和细胞活性则先升高后降低,内皮细胞的存活率和细胞活性不断升高,说明 Cu的加入和含量增加对内皮化相关细胞(巨噬细胞、平滑肌细胞、内皮细胞)的细胞代谢具有选择倾向性,能够抑制炎症反应、进而抑制平滑肌增生,促进内皮细胞的快速生长与增殖。 5、同时,通过细胞迁移和 NO释放试验得知,随着 Cu含量的升高,Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金显著促进内皮细胞迁移,且促进NO释放,进一步验证了Cu的加入和含量增加对内皮化功能的促进作用,且Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金的Cu含量与其促内皮化效力呈正比关系。 6、Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金在降解过程中,合金表面形成碳酸盐,固溶在基体中的Cu原子以Cu2+离子形式释放进入动物体内,调节细胞代谢。同时,Cu含量的增加能够有效促进微血管的生成,Cu元素能够显著增强内皮化效力。 本研究通过综合分析Cu含量对Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金组织、内皮化相关细胞相容性(巨噬细胞、平滑肌细胞、内皮细胞)、血液相容性与组织相容性的影响,建立“合金Cu含量-细胞相容性-组织相容性”,提出Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金的促内皮化作用机制,为血管支架用镁合金材料的设计与开发提供理论基础。