纯钛种植体表面胺基等离子体活化及促进骨结合机理研究

牙种植材料的表面处理关系到种植体植入后与周围骨组织的愈合时间和愈合效果，是决定种植义齿成败的关键因素。本项目采用低温等离子体，以庚胺为聚合单体，在钛表面引入胺基这一生物活性功能团，从而促进蛋白吸附，介导细胞的早期贴附及加速早期成骨。通过对不同等离子体参数、放电模式下形成的功能薄膜的结构，化学成分、理化特性及功能团含量进行表征测试，确定最佳等离子体实验参数；并通过体外细胞培养结合扫描电镜、共聚焦显微镜观察改性后材料对成骨细胞贴附及生长的影响；利用三维有限元方法对改性后材料与周围组织界面的力学特性进行分析；通过动物实验结合蛋白吸附及模拟体液中钙磷沉积检测研究材料表面引入胺基后促进骨结合的机理，证明胺基等离子体活化作为种植体表面改性方法的可行性，为开发新一代具有我国自主知识产权的种植体提供理论基础和实验依据。

自从Brånemark教授提出骨整合理论以来，种植体与周围骨组织的骨性结合是目前公认的评价种植义齿成功与否的最重要的标准之一。为了提高种植体周围新骨形成速度、缩短骨愈合时间及提高邻近骨组织的矿化程度、从而缩短种植义齿的疗程，依据项目计划书中的研究内容，我们课题组采用射频低温等离子体方法，在纯钛种植体表面引入具有生物活性的氨基功能团，通过对纯钛种植体表面氨基等离子体改性方法和实验参数的摸索，利用原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等对改性后表面的表面形态、化学成分、理化性能及稳定性进行了分析，筛选、确定了最佳的等离子体放电实验参数，成功制备了含有稳定氨基的种植体表面；并以未处理的纯钛表面作为对照组，通过表面钙磷沉积检测、细胞共培养体外实验及不同的体内动物实验，研究了不同等离子体参数改性表面的生物相容性。通过本项目研究，得出以下结论：低温等离子体放电是一种有效的活化方法，可以在纯钛种植体表面引入氨基，并且实验参数不同，引入的氨基量不同；脉冲放电的低能量模式可以在纯钛表面引入大量的氨基，但产生的活化层不稳定，而连续波的高能量模式产生的改性层稳定，但表面引入的氨基量极少，我们发现连续波偶联脉冲放电是最佳的改性模式；氨基改性的纯钛表面在细胞培养的初期，能够促进成骨样细胞的粘附，而在一定程度上抑制成纤维细胞的粘附；改性后表面可促进成骨细胞Mc3T3的粘附，以及粘附相关蛋白整合素及FAK蛋白的表达，提高成骨细胞MG63的碱性磷酸酶活性及OCN、RUNX-2的表达，并能促进钙磷沉积、表面类羟基磷灰石样物的形成，从而在加速种植体周围新骨形成速度的同时，提高新生骨的矿化速度和质量；并且经动物体内实验证实，等离子体改性后材料无细胞毒性，不会引起溶血反应及全身急性毒性反应，作为体内植入物安全可靠。. 本研究为种植体表面改性提出了新的思路，在缩短种植体愈合时间、缩短种植义齿修复疗程的同时，提高了种植体周围新骨形成的速度和质量，为研制新一代具有极佳生物相容性的种植体奠定了新的理论和实验基础，提供了大量有价值的实验数据。此项技术的研究及应用，必将显著减轻患者的痛苦及经济负担，产生良好的经济效益和社会效益。