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目的:微织构化处理钛金属表面,构建沟槽型微织构培养钛板,通过胃黏膜上皮细胞和成纤维细胞的体外培养,观察微织构处理钛培养板促进胃黏膜上皮细胞和成纤维细胞生长,为改进消化道吻(缝)合器植入钛钉的物理性能打下实验基础。方法:(1)采用激光织构化技术在抛光的TA2钛金属圆片表面构建不同参数的沟槽型微织构。(2)应用扫描电镜、电感式粗糙度轮廓仪和表面接触角计,对钛金属的培养板表面形貌特征、粗糙度以及接触角进行几何参数的获得并分析评价。(3)将胃黏膜上皮细胞(GES-1)和成纤维细胞(3T3)与钛金属片为底盘的培养皿进行体外培养。通过共聚焦显微镜观察各组钛培养片表面GES-1和3T3细胞6h粘附情况,应用Image J软件对细胞计数。通过共聚焦显微镜观察各组钛培养片表面GES-1和3T3细胞24h细胞骨架,使用Alamar Blue定量检测GES-1和3T3细胞在1、3、7天的增殖情况。采用磷酸苯二钠法检测3T3细胞在1、3、7天时的碱性磷酸酶(ALP)的活性,采用L-Arg(L-精氨酸)法检测GES-1细胞在1、3、7天时的总一氧化氮合成酶(NOS)的活性。结果:(1)培养钛片制备:用砂纸逐级抛光TA2钛金属片,获得抛光组培养钛片,设为对照组;在抛光钛片上构建深10μm、宽10μm、间距60μm微沟槽阵列,获得10-60组培养钛片;在抛光钛片上构建深10μm、宽30μm、间距150μm微沟槽阵列,获得30-150组培养钛片。(2)表面形貌:扫描电镜观察,相比于抛光组培养钛片光滑平坦的表面,10-60组及30-150组培养钛片表面可见沟槽型微织构,且有数目较多的凹窝、多级孔洞及不规则结构面,沟槽间隔段可见残渣碎片。(3)表面粗糙度:电感式粗糙度轮廓仪测量,抛光组、10-60组及30-150组间培养钛片的表面粗糙度(Ra)均值有差别,其差别有显著的统计学意义(P<0.001),10-60组培养钛片表面的Ra较抛光组和30-150组显著升高(3.67vs.0.34μm,P<0.05;3.67 vs.2.72μm,P<0.05);30-150组培养钛片表面的Ra明显高于抛光组培养钛片(2.72 vs.0.34μm,P<0.05)。(4)表面接触角:表面接触角计测量,抛光组、10-60组、30-150组间培养钛片的表面接触角均值不全相同,差异有统计学意义(P<0.001),与抛光组和10-60组相比,30-150组培养钛片表面的接触角最小(55.35 vs.61.13°,P<0.05;55.35 vs.77.2°,P<0.05),而10-60组培养钛片表面的接触角的度数较抛光组明显增大(77.2 vs.61.13°,P<0.05)。(5)细胞粘附:共聚焦显微镜观察,Image J软件对细胞计数,抛光组、10-60组、30-150组间培养钛片6h GES-1细胞粘附数量均值不全相同,差异有统计学意义(P<0.05),与抛光组相比,10-60组、30-150组6h GES-1细胞粘附数量明显增多(153 vs.80,P<0.05;140 vs.80,P<0.05),而与30-150组间相比,10-60组6h GES-1细胞粘附数量虽有增多趋势,但并无统计学差异(153 vs.140,P>0.05);抛光组、10-60组及30-150组间培养钛片的6h 3T3细胞粘附数量均值有差别,其差别有显著的统计学意义(P<0.05),3T3细胞6h粘附观测显示,30-150组细胞数量较抛光组显著增多(228 vs.132,P<0.05),尽管30-150组相比于10-60组、10-60组相比于抛光组,其3T3细胞粘附数量均呈现出增多趋势,但差异并无统计学意义(228 vs.156,P>0.05;156 vs.132,P>0.05)。(6)细胞骨架形态:共聚焦显微镜观察,与抛光组相比,10-60组、30-150组培养钛片表面可以观察到更多的3T3、GES-1细胞,并可见细胞的铺展、伪足伸出,且更多的细胞倾向于在微织构的凹槽内生长、并在凹槽内延展;而在30-150组培养钛片表面,3T3、GES-1细胞铺展面积更大,细胞伪足清晰明显,且3T3细胞伪足充分地伸展并相互交联。(7)细胞增殖:Alamar Blue定量检测织构化培养钛片对GES-1、3T3细胞增殖的影响,在培养1天后,抛光组、10-60组及30-150组间GES-1细胞数量无统计学差异(43.83 vs.39.83 vs.44.45%,P>0.05);在第3、7天时,30-150组GES-1细胞数量较抛光组明显增多(44.65 vs.38.60%,P<0.05;45.84 vs.32.34%,P<0.05),而10-60组GES-1细胞数量与抛光组相比虽有增多趋势,但无统计学差异(41.99 vs.38.60%,P>0.05;41.70 vs.32.34%,P>0.05),而30-150组GES-1细胞数量与10-60组相比虽也有增多趋势,但无统计学差异(44.65 vs.41.99%,P>0.05;45.84 vs.41.70%,P>0.05)。在培养1天后,抛光组、10-60组及30-150组间3T3细胞数量无统计学差异(24.36 vs.22.66 vs.22.84%,P>0.05);在培养3天后,30-150组3T3细胞数量较抛光组明显增多(33.97 vs.31.17%,P<0.05),而10-60组3T3细胞数量与抛光组相比虽有增多趋势,但无统计学差异(32.87 vs.31.17%,P>0.05),而30-150组GES-1细胞数量与10-60组相比虽也有增多趋势,但差异无统计学意义(33.97 vs.32.87%,P>0.05);在培养7天后,10-60组、30-150组3T3细胞数量较抛光组明显增多(43.06 vs.23.02%,P<0.05;39.31 vs.23.02%,P<0.05),而10-60组GES-1细胞数量与30-150组相比虽有增多趋势,但差异无统计学意义(43.06 vs.39.31%,P>0.05)。(8)ALP活性:磷酸苯二钠法检测织构化培养钛片对3T3细胞ALP活性的影响,在培养1天后,抛光组、10-60组、30-150组组间ALP活性无统计学差异(799.50 vs.1024.34 vs.722.31KAU/gprot,P>0.05);在第3、7天时,30-150组3T3细胞ALP活性较抛光组和10-60组明显增高(1856.03 vs.542.12 KAU/gprot,P<0.05;1856.03 vs.1003.10KAU/gprot,P<0.05;2234.07 vs.763.29KAU/gprot,P<0.05;2234.07 vs.716.15KAU/gprot,P<0.05),在第3天时10-60组ALP活性与抛光组相比虽有增高趋势,但无统计学差异(1003.10 vs.542.12KAU/gprot,P>0.05),而在第7天时10-60组ALP活性与抛光组相比虽有降低趋势,但差异无统计学意义(716.15 vs.763.29KAU/gprot,P>0.05)。(9)总NOS活性:L-Arg(L-精氨酸)法检测织构化培养钛片对GES-1细胞总NOS活性的影响,在第1、3天时,30-150组GES-1细胞总NOS活性较抛光组和10-60组明显增高(82.21 vs.59.55U/mgprot,P<0.05;82.21 vs.54.30U/mgprot,P<0.05;73.47 vs.29.33U/mgprot,P<0.05;73.47 vs.44.6U/mgprot,P<0.05),抛光组与10-60组间总NOS活性无统计学差异(59.55vs.54.30U/mgprot,P>0.05;29.33 vs.44.6U/mgprot,P>0.05)。在第7天时,10-60组、30-150组GES-1细胞总NOS活性较抛光组明显增高(6.51 vs.4.42U/mgprot,P<0.05;7.21 vs.4.42U/mgprot,P<0.05),而30-150组总NOS活性与10-60组相比虽有增高趋势,但无统计学差异(7.21 vs.6.51U/mgprot,P>0.05)。结论:激光织构化的钛金属表面具有良好的沟槽型微织构,增加了表面粗糙度,改变了表面湿润性,促进了GES-1和3T3细胞的粘附、增殖及有序生长,显现出了良好的生物学性能,如将这一技术应用于消化道吻(缝)合器植入钛钉可能会促进组织愈合、减少术后吻合口漏的发生。