【摘 要】
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目的:钛金属因其优良的机械性能和生物相容性,成为医用种植体的首选材料。但在口腔正畸/种植等临床应用中,由于钛表面致密的氧化层使得材料呈现出生物惰性,导致其植入体内后骨结合较为缓慢;并且材料表面不具备抗菌性能,可能会造成细菌感染导致的种植体松动、脱落等,意味着治疗失败。因此,提高钛基材料表面骨结合能力和赋予其表面抗菌能力对种植体应用具有重要临床价值。本研究在纯钛金属表面,利用层次化复合涂层改性,并将
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目的:钛金属因其优良的机械性能和生物相容性,成为医用种植体的首选材料。但在口腔正畸/种植等临床应用中,由于钛表面致密的氧化层使得材料呈现出生物惰性,导致其植入体内后骨结合较为缓慢;并且材料表面不具备抗菌性能,可能会造成细菌感染导致的种植体松动、脱落等,意味着治疗失败。因此,提高钛基材料表面骨结合能力和赋予其表面抗菌能力对种植体应用具有重要临床价值。本研究在纯钛金属表面,利用层次化复合涂层改性,并将此改性钛作为一种潜在的具有抗菌性和成骨诱导能力的种植体生物材料进行了系统评估。方法:采用碱热处理的方法,在光滑钛表面构建微纳米级多孔形貌,然后利用多巴胺在弱碱性条件下氧化自聚,在多孔钛表面制备聚多巴胺（PDA）薄膜涂层（PTi）。而后将制备好的聚多巴胺涂层钛浸泡于纳米氧化锌（nZnO）分散液中,利用聚多巴胺表面丰富的邻苯二酚结构粘附nZnO并使其沉积。最后,通过溶剂浇铸法制备了壳聚糖（CS）/纳米羟基磷灰石（nHA）共混涂层,以获得具有层级结构和生物活性的复合涂层改性钛（CS/nHA-nZnO-PTi）。通过场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、能量色散谱仪（EDS）、傅里叶红外光谱（FTIR）进行理化性能表征,以及水接触角实验和蛋白吸附实验评估钛表面复合涂层构建的各步样品之间的理化性能之间的差异。此外,利用体外共培养方法检测复合涂层改性钛材料对金黄色葡萄球菌（S.aureus）和大肠杆菌（E.coli）的抗菌性能,细胞肌动蛋白荧光染色、CCK8法及碱性磷酸酶（ALP）活性等细胞实验分别评估了各组改性钛材料的生物相容性、成骨活性等差异。结果:FE-SEM结果显示出各组改性钛表面样貌的显著差异;EDS显示Ca/P比约为1.71,与羟基磷灰石的理论值1.67十分接近;FTIR则显示出制备的CS/nHA-nZnO-PTi含有CS和nHA中分别具有的酰胺基及磷酸根官能团特征峰,这些结果都间接证明了CS/nHA涂层的成功制备。体外抗菌活性实验表明,含nZnO的实验组与其他组相比,表现出明显的抗菌性能,其中nZnO-PTi组展现出最强抗菌能力,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别达到91.06%和88.12%。体外细胞实验表明,nZnO-PTi组表现出较大的细胞毒性,而CS/nHA-nZnO-PTi组与nZnO-PTi组相比,CS/nHA复合涂层的加入显著促进了细胞粘附和增殖,改善了细胞相容性。这表明CS/nHA涂层能对nZnO进行潜在的调控,以降低细胞毒性。此外,nZnO修饰的钛表面上的CS/nHA掺杂涂层通过上调碱性磷酸酶（ALP）的蛋白表达,显著增强了MC3T3-E1细胞的成骨分化,展现出优越的促成骨性能。综上结果,CS/nHA-nZnO-PTi复合涂层改性钛在具有良好的抗菌性能的同时具有一定的促进细胞成骨分化活性。结论:一、通过氧化自聚合,纳米颗粒沉积,溶剂浇铸成膜的方法成功地制备了一种全新的CS/nHA-nZnO-PTi复合涂层改性钛材料,且具有生物植入材料所需的理想理化性质。二、CS/nHA-nZnO-PTi复合涂层改性钛材料表面具有较强的广谱抗菌能力。三、CS/nHA-nZnO-PTi复合涂层改性钛材料可改善细胞相容性和提升细胞的成骨分化能力。
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