等离子处后聚四氟乙烯膜（PIII-PTFE）表面生物学活性及骨相容性研究

论文摘要

聚四氟乙烯（PTFE）在医疗领域中已经被广泛地应用,其中包括引导牙周组织再生、种植体周围骨再生及颌面部组织充填替代等,其良好的生物相容性已得到肯定。但聚四氟乙烯的生物学惰性（如与周围的细胞环境不能发生反应,在模拟体液中也不能形成磷灰石等）限制了其更为宽广的应用。骨性材料的生物学活性是指其在人体内必须具备自发表面形成羟基磷灰石（HA）的能力特性。骨细胞可优先在HA层表面分化增殖以产生骨基质和胶原,与材料表面形成稳定骨结合。HA层作为与周围骨组织键合的交界面是具有生物学活性材料必备的条件。因此在保持PTFE自身临床优点不受影响的前提下,进行表面改性以改善其生物学活性变得尤为重要。本实验拟应用O2-PIII、Ar-PIII技术处理PTFE膜表面,而后评价其表面成骨细胞吸附、增殖及磷灰石形成的变化情况,进一步讨论其生物学活性促进机制,为临床更为广泛应用提供理论支持。方法:分别采用O2、Ar等离子体注入技术（plasma immersion ion implantation,PIII）处理PTFE膜表面,进行膜表面改性;O2-PIII、Ar-PIII处理组和未处理组的PTFE膜分别通过扫描电镜（SEM）观察表面形态、表面接触角测定分析其亲水性、衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）检测表面成分的化学结构;两组膜分别于模拟体液（SBF）中浸泡2w、4w后,SEM观察表面生成物的形态、表面能谱扫描（EDS）分析其元素构成;分别在两组膜上接种成骨细胞,6h后SEM观察成骨细胞贴附情况,并分别于1d、3d、5d后4’,6二氨基-2-苯吲哚盐酸（DAPI）核染色,荧光显微镜下初步观察成骨细胞的数量,进一步评估两种膜表面对成骨细胞的生物相容性。结果:1、O2-PIII、Ar-PIII处理增大了PTFE表面的粗糙度和疏水性。此外,O2-PIII、Ar-PIII处理后的PTFE表面增加了碳氧基团包括C=O和C–O。2、在SBF中分别浸泡14d、28d后,SEM观察O2-PIII、Ar-PIII处理组表面均可诱导成簇的椭圆形晶体形成,而未处理组表面未见此晶体形成,此外,28天时椭圆形晶体数量较14天时明显增多,元素能谱分析此晶体表明其成分主要有Ca、P、O组成,ATR-FTIR检测其化学结构符合碳磷灰石结构。3、细胞培养实验发现成骨细胞在O2-PIII、Ar-PIII处理组表面的早期粘附明显高于未处理组表面。细胞在O2-PIII、Ar-PIII处理组表面的增殖也明显高于未处理组表面,且相对于Ar-PIII组,O2-PIII有较好的骨相容性趋势。4、6h细胞形态观察显示成骨细胞在未处理组表面零星生长,细胞粘附性差,伸出少量伪足。在Ar-PIII处理组表面,成骨细胞伸出大量伪足,贴附性好,但未完全覆盖材料表面。在O2-PIII处理组表面成骨细胞见一层以上的网状结构,较未处理组表面伸出更多的板状伪足。O2-PIII、Ar-PIII处理组较未处理组表面成骨细胞的伸展性好,尤其是在O2-PIII表面。5、观察成骨细胞在材料表面的增殖情况,分别培养1d、3d、5d三个时间点后,O2-PIII、Ar-PIII组表面的细胞数量及活性明显优于未处理组。结论:O2-PIII、Ar-PIII处理PTFE膜,使其表面的物理化学特性发生改变,包括O2-PIII、Ar-PIII处理增大了PTFE表面的粗糙度和疏水性,此外,O2-PIII、Ar-PIII处理后的PTFE表面增加了碳氧集团包括C=O和C-O;O2-PIII、Ar-PIII处理均可使生物学惰性的PTFE表面转换为生物学活性的表面,这可能与处理后表面发生的物理化学改变有关;O2-PIII、Ar-PIII处理组的成骨细胞相容性明显优于未处理组,且相对于Ar-PIII组,O2-PIII有较好的骨相容性趋势。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 文献回顾
• 1 生物材料的研究现状
• 2 成骨细胞与生物材料的相互作用
• 正文
• 实验一 PTFE 表面PIII 处理及表面特性分析
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 实验二 PIII-PTFE 表面生物学活性检测
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 实验三 PIII 处理对PTFE 表面成骨细胞粘附、增殖的影响
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 小结
• 参考文献
• 个人简历和研究成果
• 致谢