载锂二氧化钛纳米复合涂层对大鼠施万细胞生物学性能的影响

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作者程景阳
来源兰州大学
出版年2021
摘要
背景:随着口腔种植临床技术的发展成熟,种植修复因其美观舒适、不破坏天然牙、咀嚼效果好等特点,逐步替代传统活动或固定修复技术成为目前口腔修复治疗的首选方案。但牙种植体也存在骨整合周期长、生物活性较差等缺点。因此,众多学者聚焦于种植体材料表面改性促进成骨、抗炎、抗菌方面的研究,却鲜有人关注对植入体周围神经反馈调节与重塑的影响。种植义齿与天然牙最大的区别在于牙周膜的存在与否,牙周膜的缺失,中断了神经反馈通路,丧失了对天然牙咬合应力分布的传导保护机制。理论上,种植义齿是无法感知机械刺激的,然而,临床实践发现患者对种植义齿有较好的触觉及定位能力,但其中具体的分子调节机制尚不明确。那么能否通过种植体材料表面改性促进植入体周围神经调节与反馈重塑过程,探究潜在的分子机制,以提高种植义齿的神经感知功能“敏锐度”成为本研究的设想。目的:通过制备载锂二氧化钛纳米复合涂层,考察其是否会影响施万细胞(SC)的生物学性能,探究改性材料促进种植体材料周围神经反馈重建的分子机制。以期更好仿生天然牙的神经感知功能,降低种植义齿的机械并发症发生风险,便于更好的临床应用。方法:通过微弧氧化(MAO)与LiOH碱液处理制备载锂二氧化钛纳米复合涂层。将钛合金(Ti-6Al-4V)命名为TC4组,MAO处理后的钛合金命名为MAO组,超纯水同温度处理的MAO组为MAO-Li0组,将MAO+LiOH碱处理后的Ti-6Al-4V命名为MAOA组(具体分为:MAO+0.025 mol/L LiOH碱处理的为MAO-Li0.025组,MAO+0.05 mol/L LiOH碱处理为MAO-Li0.05组,MAO+0.075mol/L为LiOH碱处理MAO-Li0.075组)。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子谱(XPS)、接触角测量仪(CA)等观察样品形貌、元素组成与价态、晶相组成及亲水性等理化性能。通过细胞增殖活性检测(CCK-8)、吖啶橙荧光染色(AO)、实时荧光定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)等方法评价复合涂层对施万细胞生物相容性的影响。结果:1.在Ti-6Al-4V基底上成功制备了载锂二氧化钛纳米复合涂层,该涂层表面呈现火山口样多孔结构,并有纳米细纹、细针样结构存在。该复合涂层主要以二氧化钛锐钛矿、金红石晶相为主,存在钛酸盐非晶相物质。该复合涂层与基底结合紧密,厚度大致为3.0±0.5μm。MAO组、MAOA组亲水性均良好,MAOA组更显著,水接触角平均仅为9.8°±0.7。该复合涂层主要包含Ti、Ca、P、Li等元素,二次改性并未导致元素化学价态变化,但元素含量有变化,Li从无到有,Al、P溶解为主,其他元素含量变化不大。复合涂层可能以二氧化钛晶体及钛酸钙、钛酸锂等非晶相物质存在。2.该复合涂层显著促进了施万细胞的增殖、黏附,同时导致神经营养蛋白-神经营养因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)的m RNA表达显著增高,髓鞘形成蛋白-髓磷脂P0蛋白(MPZ)、周围髓鞘蛋白22(PMP22)的m RNA显著增高,其中实验组MAO-Li0.05效果最明显。结论:本研究制备了具有优良理化性能的载锂二氧化钛纳米复合涂层,该涂层对大鼠施万细胞表现出良好的生物活性,这种复合改性方法对种植体周围神经反馈重塑过程提供了一种优选策略。

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