第一部分 调控种植体表面理化、生物特性促进种植体周软组织再生的研究研究目标:研究种植体表面拓扑结构、材料组成、润湿性能和使用生物活性因子对种植体周围软组织愈合的影响,为后续种植体表面设计提供基础,促进种植体周软组织愈合。研究方法:1.使用三种不同的种植体材料（Ti、ZLA、Ti-Zr）、不同表面粗糙度和亲水性制作成的六种种植体表面,检测小鼠巨噬细胞在其上的贴附、增殖和M1/M2分化。再收集六种种植体表面巨噬细胞的条件培养液CM,将mGFs接种于六种种植体表面,用巨噬细胞CM培养后检测种植体表面mGFs胶原沉积的变化。2.将hGFs在EMD处理和不处理条件下,在PT和SLA钛片表面培养2、4、8小时后检测细胞贴附状态,在培养2、4、8、24小时后检查细胞形态变化,在1、3、5天时检测细胞增殖情况。使用实时定量PCR检测COL1A1、VEGF-A、FN的mRNA表达水平。使用免疫荧光染色法检测在EMD处理和不处理条件下hGFs在PT和SLA钛表面分泌胶原基质的情况,并使用图像分析软件进行定量分析。研究结果:1.小鼠巨噬细胞在六种不同种植体表面的贴附和增殖情况基本相似。但是亲水性种植体表面modSLA能够有效降低小鼠巨噬细胞的炎症反应,降低促炎因子TNF-α,IL-1,和IL-6等的表达,并升高抑炎因子IL-10的表达。当使用小鼠巨噬细胞CM来培养mGFs时,所有种植体表面的小鼠巨噬细胞CM都能够有效促进相应的种植体表面接种的mGFs在4小时的贴附情况,并且亲水性种植体表面的小鼠巨噬细胞CM能够有效促进软组织愈合相关基因FN和TGF-β的表达。2.本实验研究发现,EMD能有效促进hGFs细胞在PT和SLA钛表面不同时间点的伸展。EMD在第5天时明显促进了 PT表面hGFs的增殖,以及第3天和第5天时在SLA表面的增殖。实时定量PCR表明EMD能够有效促进hGFs合成COL1A1、VEGF-A和FN。一型胶原免疫荧光染色表明EMD能够促进hGFs在PT和SLA表面分泌和沉积胶原基质。研究结论:改善种植体表面的亲水性能够有效降低种植体的炎性反应,并促进后续的软组织愈合。在种植体表面使用EMD能够促进牙龈成纤维细胞伸展、增殖和合成细胞外基质,这种促进作用不受种植体表面拓扑结构的影响。第二部分:骨支架材料表面负载适配体和石墨烯促进种植体周骨组织再生的研究研究目标:设计和制备一种具有细胞招募能力的骨支架材料,并使其具有良好的机械性能和促进成骨分化的能力,为临床的骨增量需求提供解决方案。利用还原氧化石墨烯rGO促进材料机械性能和促进成骨细胞分化能力,利用成骨细胞特异性适配体CH6促进成骨细胞招募,采用MBG作为原始支架,并研究其骨再生效果。研究方法:采用溶胶凝胶法得到MBG,使用加热还原法将GO覆盖在MBG上,并且在此过程中GO还原得到rGO-MBG,再将CH6适配体接在rGO-MBG表面,得到基于核酸适配体功能化石墨烯表面的生物活性玻璃复合支架rGO-MBG-AP。通过SEM和TEM观察支架材料的形貌,通过SEM对其表面主要组成元素分布进行测量和统计。使用单柱拉力机检测材料的机械性能。使用XRD、FTIR对支架材料进行表面成分分析。采用rOBs细胞检测支架材料上细胞形态、死活、增殖来了解其生物相容性。采用实时定量PCR检测rOBs在支架材料上的成骨能力。通过将rGO-MBG-AP浸泡在模拟体液中检测其骨传导能力。采用荧光显微镜观察法、流式细胞术、Transwell实验检测适配体CH6对于rOBs的招募能力。最后将材料植入大鼠股骨缺损内,通过μCT和组织学染色的方法检测其体内促进骨形成的能力。研究结果:rGO-MBG-AP支架材料有良好的孔洞结构和比MBG材料更加优良的机械性能,有助于为成骨前体细胞长入和新骨再生提供有力的支持。材料表面元素分析证实了 rGO-MBG-AP 材料表面成功地修饰上了 rGO 涂层和 CH6 适配体。rGO-MBG-AP 支架具有良好的生物相容性和低毒性,浸泡在模拟体液内时表现出比MBG更好的表面矿物质形成能力,在rOBs接种后表现出比MBG更好的促进成骨分化能力。CH6适配体能够有效并具有高亲和力地与rOBs相结合,因此可以促进成骨过程中成骨前体细胞的招募。当植入体内骨缺损区之后,rGO-MBG-AP组骨缺损内的新骨形成最多,在组织切片上也可以看到rGO-MBG-AP组新形成的骨的结构最好。研究结论:利用rGO和适配体修饰骨支架材料表面,增强了骨支架材料的机械性能、促成骨细胞分化能力和成骨细胞招募能力,在体内具有良好的修复骨缺损的能力,能够为种植体周骨量不足提供解决方案。第三部分:金银纳米笼用于种植体周抗感染的前期研究实验目的:制备具有抗菌能力的金银纳米笼,并探讨其抗菌机制,可用于对抗细菌耐药。同时可作为制备具有抗菌能力的种植体、骨支架材料的前期研究和理论基础。实验方法:通过电化学置换法制备含金量不同的GSNCs,以银/金比例不同命名为GSNC-10、GSNC-7、GSNC-3和GSNC-2。使用原子吸收光谱仪检测GSNCs里的具体元素含量。使用SEM和TEM分别观察Ag NPs和GSNCs的形貌。观察GSNCs溶液颜色,并测量其紫外-可见光吸收光谱、流体动力学直径、电位。随后通过细菌生长曲线的测定、菌落平板涂皿计数法对GSNCs的体外抗菌效果进行评价。使用SEM观察细菌在GSNC-2处理前后的形态学变化以了解其对细菌细胞膜的作用情况,并通过测定细胞外核酸泄露量判断GSNC-2对细菌细胞膜渗透性的改变情况。通过检测磺胺嘧啶与GSNC-2联用的情况判断GSNC-2是否通过调节细菌细胞周期发挥抗菌作用。通过将抗氧化剂NAC与GSNC-2联用判断GSNC-2是否通过产生氧化应激发挥抗菌作用,并使用DCFH-DA检测细菌在不同浓度GSNC-2处理时ROS的生成情况。实验结果:在Ag NPs中逐渐加入Au,使得纳米粒的紫外-可见光吸收峰往右移动,并且颜色发生了变化。随着Au的逐渐加入,纳米粒从Ag NPs的实心立方状逐渐变成中空、多孔外壁的结构,可以用于载药。合成的Ag NPs和GSNCs粒径相似,表面负电位随着Au的加入略有减少,但Au含量对电位无明显影响。在不同GSNCs中,GSNC-2的含金量最多,并且生长曲线实验和菌落计数实验都表明其抗菌能力最佳。GSNC-2能够贴附在细菌细胞膜,在细菌细胞膜上制造孔洞,并使细菌形态坍塌。GSNC-2能增强细菌细胞膜通透性,增加核酸外泄的情况。磺胺嘧啶联用实验表明GSNC-2的抗菌作用独立于细菌细胞周期。GSNC-2能够促进细菌产生ROS,使用抗氧化剂能够抑制其抗菌效果。实验结论:本实验表明GSNCs具有广谱抗菌性,它通过破坏细菌细胞膜、产生活性氧来发挥效应,并且GSNCs的中空结构可以用于作为药物载体,因此该材料可在未来用于作为种植体或骨支架材料表面涂层,用于预防和治疗种植相关的感染。