退火處理不同管徑TiO2納米管表面成纖維細胞的生物學行為

2020-07-28 中國組織工程研究雜誌

摘要：

退火處理不同管徑TiO2納米管表面成纖維細胞的生物學行為

文題釋義：

TiO2納米管陣列：利用陽極氧化方法在純鈦板表面生成的一薄層TiO2結構。即以鈦或鈦合金為陰極以鉑片為陽極，在含氟電解液中通過電化學方法產生的自組裝TiO2納米管層，可通過控制陽極氧化的電壓來精確控制納米管的管徑，陽極氧化的時間會影響納米管的長度。與光滑的鈦表面相比，TiO2納米管顯著增大了表面積，提高了材料的親水性和表面能，增加了對纖維粘連蛋白和玻璃粘連蛋白等胞外蛋白大分子的吸附，同時納米管狀結構具有加載藥物和生物因子等潛能。

退火處理：退火是一種金屬熱處理工藝，即將金屬緩慢加熱到一定溫度保持足夠的時間，然後以適宜速度冷卻。TiO2存在3種不同的晶型結構：非晶態、銳鈦礦和金紅石相態。常溫製備的TiO2納米管為非晶態，經過退火處理，控制退火處理的溫度，TiO2晶型結構轉變為銳鈦礦或金紅石。一般情況下，400-600 ℃的退火可形成銳鈦礦，600-750 ℃的退火可形成金紅石相。

背景：前期研究發現不同管徑鈦納米管對植體表面細胞的黏附和生長影響不同。

目的：分析退火處理不同管徑TiO2納米管對成纖維細胞生物學行為的影響。

方法：在5 V和20 V電壓下分別採用陽極氧化方法在拋光純鈦表面製備TiO2納米管，並行退火處理。將純鈦試樣分為6組：拋光純鈦組、5 V納米管組、20 V納米管組、退火處理拋光純鈦組、退火處理5 V納米管組、退火處理20 V納米管組，利用場發射掃描電鏡觀察試樣表面形貌。各組試樣表面接種成纖維細胞，採用胞核染色計數方法分析培養60，120 min時試樣表面細胞的黏附數，利用掃描電鏡觀察培養1 d時的細胞形態，MTT法檢測培養1，3，5 d後試樣表面細胞的增殖情況，天狼星紅苦味酸染色法分析培養3 d時細胞的膠原纖維分泌情況。

結果與結論：①退火處理對鈦表面TiO2納米管形貌及管徑無明顯影響；②5，20 V納米管組表面的細胞黏附數量少於拋光純鈦組；退火處理增加了拋光純鈦表面的成纖維細胞黏附數量，減少了5，20 V納米管表面的細胞黏附數量；③退火處理增強了拋光純鈦表面成纖維細胞的活性，降低了5，20 V納米管表面的細胞活性；④5，20 V納米管組表面的細胞增殖活性低於拋光純鈦組；退火處理提高了拋光純鈦表面的細胞增殖活性，減少了5，20 V納米管表面的細胞增殖活性；⑤5，20 V納米管組表面細胞的膠原纖維分泌量高於拋光純鈦組；退火處理提高了拋光純鈦表面的細胞膠原分泌量，減少了5，20 V納米管表面的細胞膠原分泌量；⑥結果表明，TiO2納米管不同程度地抑制成纖維細胞的黏附、伸展和增殖，退火處理可增強這種抑制作用；TiO2納米管不同程度增強成纖維細胞的膠原分泌功能，退火處理抑制了這種增強效果。

ORCID: 0000-0002-3358-5856(李紅彩)

中國組織工程研究雜誌出版內容重點：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 納米材料; 緩釋材料; 材料相容性；組織工程

關鍵詞: TiO2, 納米管, 退火, 成纖維細胞, 細胞黏附, 細胞增殖, 細胞伸展, 膠原分泌

文章來源:李紅彩, 馬 壯, 郭有玲. 退火處理不同管徑TiO2納米管表面成纖維細胞的生物學行為[J]. 中國組織工程研究, 2020, 24(22): 3504-3509.

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