低强度脉冲超声波对钛酸钡/碳化硅压电陶瓷复合材料成骨作用影响的体内外研究

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目的：
　　从体内体外两个方面研究低强度脉冲超声(low intensity pulsed ultrasoundstimulation，LIPUS)对碳化硅(silicon carbide，SiC)及钛酸钡/碳化硅((bariumtitanate/silicon carbide，BaTiO3/SiC，BT/SiC)复合压电材料成骨作用的影响，探究LIPUS能否激发钛酸钡(BaTiO3)的压电效应而进一步提升BT/SiC复合材料的成骨作用，为LIPUS下压电效应的研究和BaTiO3压电陶瓷作为骨修复材料的研究提供有效数据。
　　方法：
　　1.分组:将SiC，BT/SiC材料随机分为超声组U(BT/SiC)，USiC，对照组C(BT/SiC)，CSiC，另设置空白组C与超声空白组UC，保证每组样品数量不低于3。分别在实验组和对照组表面进行小鼠前成骨细胞(mouse embryoosteoblast precursor cells，MC3T3-E1)的接种和培养，超声组接受1次/d的超声辐照，对照组接受1次/d的不开电源假辐照。
　　2.噻(硅)蓝(methyl thiazolyl tetrazolium，MTT)法分析LIPUS对两种材料及空白孔上成骨细胞增殖的影响。
　　3.碱性磷酸酶(alkaline phosphatese，ALP)含量测定法分析LIPUS对材料及空白孔上成骨细胞分化的影响。
　　4.选用体重相近的10只健康成年大耳白兔，双侧下颌骨全麻下手术制备全层骨缺损模型并植入BT/SiC。术后连续3d肌注抗生素，第1d开始超声加载，一侧下颌骨术区接受每天20 min的超声辐照，LIPUS参数为频率1 MHz，强度为30 mW/cm2，脉冲宽度为1 ms，脉冲重复频率为100 Hz。另一侧接受不开电源的假辐照。
　　5.制作硬组织切片，染色:在6w和9w时取材并制作硬组织切片，保证最终切片厚度为30～40μm，用甲苯胺蓝、亚甲基蓝-酸性品红两种染色方法进行染色。
　　6.骨组织形态学观察与面积定量分析:将两种染色结果在光学显微镜下观察，观察材料内骨面积与骨成熟度。在显微镜下定量分析并计算成骨面积。
　　以上所有实验数据结果均用均数±标准差((x)±s)表示。组间比较使用SPSS21.0统计分析软件进行单因素方差分析和T检验，检验水准α=0.05。
　　结果：
　　1.MTT检测结果显示:MTT检测结果可见各组的MC3T3-E1细胞数量均随着培养时间的延长而增多。第1，4，7d，SiC材料组均高于无材料的空白组(C)，并且在4，7d其差异具有统计学意义(P＜0.05)。第1，4，7d，两组材料之间比较，BT/SiC均高于SiC，且具有统计学差异(P＜0.05)。第1，4，7d，超声组均高于相应的非超声组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。
　　2.ALP检测结果显示:ALP检测结果可见各组的MC3T3-E1细胞的ALP值均随着培养时间的延长而提高。第1，4，7d，SiC材料组均高于无材料的空白组(C)，并且其差异具有统计学意义(P＜0.05)。第1，4，7d，两组材料之间比较，BT/SiC均高于SiC，且具有统计学差异(P＜0.05)。在第1d，超声组与相应的非超声组之间无统计学差异;在第4，7d，超声组均高于相应的非超声组，其差异具有统计学意义(P＜0.05)。
　　3.骨组织形态学观察:两种染色结果均显示材料内有新生骨组织长入，并且随着时间延长面积增多，骨质成熟度也随着时间的延长而更加成熟。相同时间点的LIPUS组成骨面积与成熟度均高于对照组。
　　4.骨组织形态计量分析:对甲苯胺蓝染色、亚甲基蓝-酸性品红染色切片进行面积测量，可见相同时间点LIPUS组成骨面积大于对照组，两组样本的9w成骨面积也高于6w，具有统计学差异(P＜0.05)。
　　结论：
　　1、LIPUS可以促进BaTiO3/SiC复合材料的成骨作用。LIPUS激发了BaTiO3压电效应，该效应参与了骨生成。
　　2、SiC可以促进成骨细胞的增殖和分化。BaTiO3/SiC复合材料促进成骨细胞的增殖与分化能力显著高于SiC。
　　3、在材料影响细胞的基础上，LIPUS可以进一步提升BaTiO3/SiC复合材料和SiC材料上成骨细胞的增殖和分化。与SiC相比，LIPUS对BaTiO3/SiC复合材料的作用效果更明显。

著录项

作者
王立威;
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作者单位

中国医科大学;

展开▼
授予单位中国医科大学;
学科口腔医学；口腔临床医学
授予学位硕士
导师姓名吴琳;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类牙科材料学;
关键词
压电陶瓷复合材料; 钛酸钡; 碳化硅; 低强度脉冲超声波; 成骨作用;

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