Int J Nanomedicine:多级粗糙化处理为种植体的开发提供新策略

2020-03-13 MedSci原创 MedSci原创

氧化锆牙科和整形外科钛植入物的潜在替代品。在这里,我们报告了一种新的氧化锆表面的生物和骨整合能力,该表面在宏观,微米和纳米尺度上具有独特的形态。

氧化锆牙科和整形外科钛植入物的潜在替代品。在这里,我们报告了一种新的氧化锆表面的生物和骨整合能力,该表面在宏观,微米和纳米尺度上具有独特的形态。

 

使用氧化钇稳定的四方氧化锆多晶体(Y-TZP)制备圆形且表面粗糙的氧化锆盘,并通过固态激光雕刻产生粗糙的氧化锆。通过三维成像和轮廓分析来分析表面的形态。将大鼠股骨来源的骨髓细胞培养在氧化锆盘上。将氧化锆植入物植入大鼠股骨中,并通过生物力学推入测试评估骨整合的强度。

 

结果显示,粗糙的氧化锆表面呈现中等程度(50 µm宽,6-8 µm深)的沟槽,微米尺度(1-10 µm宽,0.1-3 µm深)的凹谷和纳米尺度(10-400 nm宽, 10-300 nm高)的结节,而加工过的表面是平坦且均匀的。粗糙氧化锆的平均粗糙度(Ra)是机械加工氧化锆的五倍。在培养初期,在粗糙氧化锆上的成骨细胞中,与骨相关的基因如胶原蛋白I,骨桥蛋白,骨钙蛋白和BMP-2的表达上调了7-25倍。加工氧化锆和粗糙氧化锆之间的贴壁细胞数量和增殖速率相似。在愈合的第二周和第四周,粗糙氧化锆的骨整合强度是机械氧化锆的两倍,通过电子显微镜和元素分析可以看出,氧化锆粗糙植入物周围存在矿化组织。

 

总之,与切削光滑的氧化锆相比,这种独特的中/微米/纳米级粗氧化锆显示明显增强的骨结合能力,并可加速成骨细胞的分化。与粗糙的钛不同,粗糙的氧化锆不影响细胞的附着和增殖。这是第一份报告,介绍了具有不同层次形态的粗糙氧化锆表面,并提供了改进和开发氧化锆植入物的有效策略。

 

原始出处:

 

Naser Mohammadzadeh RezaeiMasakazu Hasegawa, et al., Biological and osseointegration capabilities of hierarchically (meso-/micro-/nano-scale) roughened zirconia. Int J Nanomedicine. 2018; 13: 3381–3395.

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