钛植入体表面钽功能涂层制备及性能表征

背景:钛合金因其良好的生物相容性被广泛应用于临床骨科,但其作为生物惰性材料缺乏骨诱导活性,易导致植入假体松动,因此有必要对钛植入体表面进行改性来增强其成骨活性。目的:利用溶胶凝胶法在钛表面制备钽功能涂层,并对涂层的理化性质及成骨性能进行表征。方法:利用溶胶凝胶法在医用钛片表面制备钽功能涂层,采用扫描电镜及能谱分析对涂层的表面形貌及元素组成进行表征,通过接触角测试评估钛片、钽片、钽涂层的表面亲水性。将兔骨髓间充质干细胞分别接种于钛片、钽片、钽涂层上,利用扫描电镜观察材料表面细胞黏附形态,荧光染色观察材料表面细胞黏附及存活,CCK-8法检测细胞增殖活性,碱性磷酸酯酶显色及茜素红S染色评估材料表面细胞的成骨分化能力。结果与结论:(1)扫描电镜显示,涂层表面均匀分布着大小一致的纳米级颗粒,且表面涂层均一,未见裂纹产生;元素分析结果显示,钽涂层表面的元素主要为Ta、O、Ti元素;钽涂层表面的亲水性优于钛片、钽片;(2)接种12 h后的扫描电镜显示,细胞在钛片和钽片表面的黏附形态相似,呈长梭形,向周边伸出少量丝状伪足;细胞在钽涂层表面呈铺展态黏附生长,向远处伸出大量丝状伪足并与相邻细胞连接;(3)接种72 h后的荧光染色显示,细胞在钽涂层表面几乎均呈铺展态黏附生长,黏附细胞的数量多于钛片、钽片,并且钽涂层表面的活细胞数量多于钛片、钽片(P <0.05);(4)CCK-8法检测结果显示,钽涂层表面的细胞增殖速率快于钛片、钽片(P <0.05);(5)钽涂层表面细胞的碱性磷酸酶含量和钙结节形成数量均多于钛片、钽片;(6)结果表明,钽涂层修饰后的钛表面更利于骨髓间充质干细胞的黏附及成骨分化。