纯钛表面形貌的成血管效应及其在种植体骨愈合早期的作用

It is well known that the quality and effectiveness of angiogenesis is of great importance during bone tissue healing and remodeling. The formation of osseointegration of Ti implants should be a bone tissue healing process that happens at the titanium-bone tissue interface. Nevertheless, compared to the intensive researches that fuocs on the relationships between the surface topographical features on Ti and its osteogenic activities, less attention has been paid on the relationships between the surafce topographical features on Ti and its angiogenesis effects, whereas the latter may play a fundemental role in the process of osteointegrtaion. The purpose of the this project is to reveal the essential role of different scale structures on Ti surface on angiogensis. A well established multi-scale structure model will be used that has already been created by our group. Based on this model, we study the cellular responses of HBMSCs-HUVECs co-culture system to the different scale surface structures on Ti in vitro,and evaluated the angiogenesis effect and new bone formation of them in vivo. We believe that this study will help to gain more insight into the progress of peri-implant bone healing and finally gide the design of the new implant systems that possess excellent biological activity.

种植体骨整合的形成是一个发生于生物材料界面的骨组织创伤愈合过程。新生微血管网络形成的质量与速度直接关系到骨组织修复和改建的进程及最终的修复效果。目前大部分牙种植体领域的研究集中于探究种植体表面形貌与其成骨活性之间的关系，但对表面形貌因素对其周围微血管生成作用的影响缺乏应有的关注。本研究拟在构建种植体表面多尺度微结构模型的基础上，通过研究纯钛表面不同尺度微结构对成血管-成骨这个耦合作用对的影响及其可能存在的内在调节机制，并通过将观察种植体-骨界面的观察时间点前移和采用“fracture technique”的方法制备脱钙组织切片的办法，来探讨形貌因素调节微血管形成过程的体内外效应,最终揭示种植体周围骨组织愈合过程中，微血管生成效应与不同尺度种植体表面微结构的成骨活性之间的规律性，从而为进一步设计和优化具有高生物活性的纯钛种植体表面时提供合适的判定依据和理论参考。

目前大部分牙种植体领域的研究集中于探究种植体表面形貌与其成骨活性之间的关系，但对表面形貌因素对其周围微血管生成作用的影响缺乏应有的关注。本研究在构建种植体表面多尺度微结构模型的基础上，研究纯钛表面不同尺度微结构对成血管-成骨这个耦合作用对的影响及其可能存在的内在调节机制。研究结果表明，粗糙度小于2μm的光滑表面和纳米结构表面相比，HUVECs在粗糙度大于2μm的微米尺度表面和微纳复合结构表面的粘附、增殖以及成血管能力都受到一定程度影响。进一步的机制研究结果表明，在粗糙度大于2μm的微米和微纳复合结构表面，HUVECs的功能受影响可能与在这些表面内皮细胞NO，ROS以及Ca2+的表达改变相关。光滑表面与纳米结构表面、微米结构表面与微纳复合结构表面之间，内皮功能改变的差异不明显。同时，本研究中我们对原本拟采用的“fracture technique”的脱钙组织切片法进行了改进，通过使用MICROFIL®作为血管造影剂用来检测种植体周围新生血管形成情况，实现了对种植体周围血管网络改建过程的原位检测。本研究的结果说明种植体表面的形貌因素影响内皮细胞的功能，从而可能对种植体周围的成血管效应造成影响。MICROFIL®可以用于检测种植体周围新生血管形成情况，且可能是比免疫组化更为有效的检测手段。本研究进一步确认了微米级及微纳复合结构纯钛表面在口腔种植体领域的使用优势，并丰富了研究者们对种植体周围组织愈合过程的认知。