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第41卷第11期 洪高英，陈 晨，谢海峰. 亲水末端硅烷接枝促进氧化锆表面骨结合的初步证据［J］.
2021年11月 南京医科大学学报（自然科学版），2021，41（11）：1579-1584 ·1583 ·

2.5 NT组 不会破坏氧化锆表面结构的完整性以及晶相的构
HT组 成，说明该处理方式不存在远期影响氧化锆种植体
2.0 HT⁃MPS组 * *
HT⁃MTMS组
nm ） 1.5 一一一一 三三三三 机械性能的风险。此外，以往文献报道具有四方相
HT⁃MPTS组
占比高的光滑氧化锆表面能够促进 MG⁃63 的细胞
HT⁃APTES组
（ 450 D 1.0 三三三三 * 一一一一 生物学行为 。
一一一一
［19］
三三三三
*
三三三三
三三三三
一一一一 材料表面的亲疏水性很大程度上影响细胞的黏
三三三三
0.5 一一一一
［20］
一一一一三三三三 一一一一 一一一一 附性为，通常认为亲水性表面有利于细胞黏附 。免
三三三三
一一一一
0 一一一一三三三三 三三三三 疫荧光图像显示，在HT、HT⁃MPTS、HT⁃APTES 表面
1 d 3 d 5 d
一一一一三三三三 三三三三
三三三三
与NT组比较，P < 0.05（n=3）。 的细胞呈良好的扩散和多边形形态，细胞间可见微
*
图5 MC3T3⁃E1细胞增殖情况 一一一一 丝形成的细胞骨架交通互相联络，而 NT 组细胞呈
Figure 5 Proliferation of MC3T3⁃E1 cells 平铺状态黏附于氧化锆表面，HT⁃MPS组、HT⁃MTMS
组细胞则存在折叠、未铺展的情况，并且 HT⁃MPS、
NT组
HT组 HT⁃MTMS氧化锆表面细胞密度明显低于NT组、HT
2.0
HT⁃MPS组
HT⁃MTMS组 组、HT⁃MPTS 组、HT⁃APTES 组，说明不同末端基团
HT⁃MPTS组
1.5 一一一一 硅烷改性的氧化锆表面影响细胞的早期黏附，其中
HT⁃APTES组
一一一一
*
nm ） 1.2 三三三三 * 一一一一 亲水氨基、巯基末端改性的氧化锆表面对 MC3T3⁃
三三三三
*
三三三三
三三三三
（ 560 D 0.5 一一一一 * 一一一一 E1 细胞的黏附有一定促进作用。这可能是由于亲
三三三三
水末端硅烷接枝的氧化锆表面亲水性增加，而甲
三三三三
三三三三
一一一一 一一一一
0.4 一一一一 基、乙烯基末端硅烷接枝的氧化锆表面更加疏水。
三三三三
0 三三三三 而 HT 对表面细胞同样呈现有利的黏附作用，因为
三三三三
7 d 14 d 一一一一 碱化处理可使材料表面亲水性增加。细胞增殖实
一一一一
与NT组比较，P < 0.05（n=3）。 三三三三
*
图6 MC3T3⁃E1细胞ALP表达情况 验提示当细胞培养到第 3 天和第 5 天时，HT⁃MPTS
Figure 6 ALP protein expression of MC3T3⁃E1 cells 组、HT⁃APTES组的吸光度值明显提高，说明亲水氨
基、巯基末端硅烷能够促进 MC3T3⁃E1 细胞增殖。
锆之间的化学亲和性 。 结合以往研究酸酐末端改性的钛表面能够促进Sao⁃2
［8］
由于氧化锆呈化学惰性，表面羟基含量较少， 细胞增殖 ［12］ ，氨基末端硅烷改性的氧化石墨烯表面
以往研究证实通过紫外线、氧等离子体喷涂、碱化处 能够促进人成纤维细胞 HADF、小鼠胚胎成纤维细
理等方式均能够提高氧化锆表面的羟基密度 ［17-18］ 。 胞NIH⁃3T3、MG⁃63等多种细胞的增殖 ［10］ ，或许可以
因此本研究预先采取碱化处理以提高氧化锆表面 认为促进细胞增殖是亲水末端硅烷的共性，而非局
的羟基密度，进而接枝硅烷提高硅烷与氧化锆间的 限于特定的末端硅烷。MC3T3⁃E1细胞的早期分化
结合效率。X射线光电子能谱结果显示氧化锆表面 可以通过检测 ALP 的表达来评价。根据对各组细
经碱热处理后，其表面的C元素下降，O元素含量提 胞培养7、14 d后的ALP定量检测情况，HT⁃MPTS和
高，一定程度上说明碱热处理有效提高了氧化锆表 HT⁃APTES 组吸光度值提高，而 HT⁃MPS 组和 HT⁃
面的羟基含量。从图1可见各硅烷改性组在346 eV MTMS组吸光度值下降，说明亲水氨基、巯基末端硅
附近的 Zr3p1 峰、332 eV 附近的 Zr3p2 峰、180 eV 附 烷能够促进MC3T3⁃E1细胞分化，疏水甲基、乙烯基
近的 Zr3d峰分别出现下降，而在102 eV附近出现Si 末端硅烷抑制其分化，亲水末端硅烷促进MC3T3⁃E1
峰，且 HT⁃MPS 组、HT⁃MTMS 组、HT⁃MPTS 组、HT⁃ 细胞分化的具体机制有待进一步研究。
APTES 组氧化锆表面 Si 元素原子百分比分别提高 本研究观察比较了4种不同亲疏水末端硅烷改
至 9.57%、11.48%、9.18%、8.23%，说明硅烷有效接 性的氧化锆表面对 MC3T3⁃E1 细胞黏附、增殖和分
枝到氧化锆表面。在 NT 组及 HT 组氧化锆样本表 化的影响。以上实验结果认为亲水末端硅烷应用
面同样检测出了少量的 Si 元素，这或许是因为在 于氧化锆种植体表面能够促进早期骨结合。此外，
用碳化硅纸进行抛光处理时，C、Si 元素残留在样 硅烷作为偶联剂不仅单独提供活性，其末端的有机
本表面。 官能团能够与有机物结合，提供一个结合其他活性成
此外，X 射线衍射结果证实碱热及硅烷处理均 分的平台，潜在地拓宽了氧化锆表面改性的策略，为