• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    3D 打印鈦合金種植體的制備及其骨結(jié)合性能

    2021-01-31 08:03:28李美華周萬琳
    關(guān)鍵詞:苯胺藍(lán)品紅骨組織

    王 蕊, 李美華, 周萬琳

    (吉林大學(xué)第二醫(yī)院口腔科,吉林 長春 130041)

    3D 打印技術(shù)亦稱增量制造技術(shù),是指將產(chǎn)品的數(shù)字模型文件先進(jìn)行分層離散處理,然后通過激光照射等方式將金屬和樹脂等材料逐層疊加精確堆積構(gòu)建該產(chǎn)品的空間結(jié)構(gòu)[1-2]。選擇性激光燒結(jié)(selected laser sintering,SLS)是其中一種經(jīng)典方式[3-4],是在數(shù)控環(huán)境中利用激光燒結(jié)粉末材料,逐層疊加最終累積成形。近年來,種植技術(shù)逐漸成為牙齒缺失首選的治療方式,但是種植牙也存在材料價(jià)格昂貴和技術(shù)復(fù)雜等缺點(diǎn),隨著3D 打印技術(shù)應(yīng)用在口腔種植領(lǐng)域的發(fā)展,可以滿足種植牙的個(gè)性化要求,同時(shí)種植牙技術(shù)的發(fā)展越來越成熟,因而3D 打印種植體必將成為發(fā)展的趨勢。因優(yōu)良的機(jī)械、化學(xué)性能和生物相容性,鈦(Ti)及鈦合金材料被作為生物種植材料廣泛應(yīng)用[5],其具有高強(qiáng)度-質(zhì)量比、優(yōu)越的耐腐蝕性、良好的生物相容性、耐久性、骨整合能力以及相對(duì)較低的彈性模量等優(yōu)點(diǎn),是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的材料,目前廣泛應(yīng)用于牙種植體的是Ti-6Al-4V(TC4)[6-7]。盡管國外有大量關(guān)于3D 打印種植體臨床應(yīng)用的研究[8-9],但目前國內(nèi)對(duì)于3D 種植體打印的臨床應(yīng)用尚無相應(yīng)、統(tǒng)一的指導(dǎo)意見,仍需要更多諸如3D 打印種植體長期負(fù)載或遠(yuǎn)期生物學(xué)及機(jī)械并發(fā)癥相關(guān)的研究證據(jù)來支持3D 打印種植體的長期穩(wěn)定性[10],從而推動(dòng)相關(guān)部門出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)或形成相應(yīng)的指南,早日實(shí)現(xiàn)3D 打印種植體在國內(nèi)外的臨床推廣與應(yīng)用[11]。 本 研 究 通 過 對(duì) 比TC4 種 植 體 與 經(jīng) 典Straumann 種植體骨結(jié)合性能的差異,以期為3D 打印種植體的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、主要試劑和儀器6 月齡家兔由吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供,動(dòng)物使用許可證號(hào):SYXK (吉) 2017-0003。飼養(yǎng)條件嚴(yán)格依照GB14925 進(jìn)行,雌雄不限,體質(zhì)量3.0~3.5 kg。Ti-6Al-4V ELI-0406 鈦合金粉末(上海艾荔艾金屬材料有限公司),Micro-90 清洗劑(上海上碧實(shí)驗(yàn)儀器有限公司),Straumann?種植體(吉林省圣諾商貿(mào)有限公司),75%酒精消毒液和名碘皮膚黏膜消毒液(山東利爾康醫(yī)療科技股份有限公司),生理鹽水(石家莊四藥有限公司),水合氯醛溶液和中性甲醛固定液(北京雷根生物技術(shù)有限公司),注射用五水頭孢唑林鈉(深圳華潤九新藥業(yè)有限公司),亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色液(上海源葉生物科技有限公司),甲苯胺藍(lán)染色液(北京華越洋生物科技有限公司)。EinScan-Pro+多功能手持式3D 掃描儀(杭州先臨三維科技股份有限公司),RENISHAW AM250 金屬增材制造系統(tǒng)(深圳智誠三維網(wǎng)絡(luò)有限公司),Solid Works 2012 建模軟件(美國Solid Works 公司),F(xiàn)EI Scios 掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)(賽默飛世爾科技有限公司),超聲波清洗機(jī)和海德曼風(fēng)冷滅菌器(吉林大學(xué)第二醫(yī)院),NSK Surgic XT Plus 標(biāo)準(zhǔn)種植機(jī)(上海麥森醫(yī)療科技有限公司),Straumann?手術(shù)工具盒(吉林省圣諾商貿(mào)有限公司),YX932D 負(fù)壓吸引器(上海五相儀器儀表有限公司),KD-BM Ⅱ電腦生物組織包埋機(jī)、Leica RM224 半自切片機(jī)、OLYMPUS BX51 金相顯微鏡、OLYMPUS DP73 數(shù)碼顯微照相裝置和OLYMPUS cellSens 顯微圖像軟件(吉林大學(xué)病理生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供),HH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋(常州天瑞儀器有限公司),

    1.2 TC4 種植體的制備采用本課題組前期實(shí)驗(yàn)方 法 制 備TC4 種 植 體[12]。將Straumann 組 織 水 平種植體(4.1 mm×10.0 mm) 置于白光LED 燈下,選擇固定式自由掃描模式,使用EinScan-Pro+多功能手持式3D 掃描儀對(duì)Straumann 種植體實(shí)現(xiàn)逆向掃描,將掃描結(jié)果輸出為STL 格式文件,建立原始數(shù)字模型。之后依照設(shè)計(jì)需要運(yùn)用Solid-Works 2012 建模軟件對(duì)原始數(shù)字模型進(jìn)行表面修飾、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和圖形片切等處理,獲得最終數(shù)字模型,保存為STL 格式文件備用。將儲(chǔ)存有最終數(shù)字模型信息的STL 格式文件導(dǎo)入RENISHAW AM250 金屬增材制造系統(tǒng),讀取數(shù)據(jù)后,以Ti-6Al-4V ELI-0406 鈦合金粉末為底料進(jìn)行打印。打印參數(shù)設(shè)置為高純度氬氣、層厚50 μm 和激光強(qiáng)度200 W 進(jìn)行燒結(jié),共打印30 個(gè)種植體試件(TC4 種植體)。成形的種植體清潔余留鈦粉,噴砂去除結(jié)構(gòu)缺陷,依次使用Micro-90 清洗劑、75%酒精及蒸餾水超聲波震蕩清洗10 min,最后高溫高壓消毒備用。

    1.3 家兔雙側(cè)股骨區(qū)種植體模型建立“1.2”中制備的TC4 種植體為實(shí)驗(yàn)組(TC4 種植體組),Straumann 種植體為對(duì)照組(Straumann 種植體組),在6 只家兔雙側(cè)股骨區(qū)建立種植體模型,每側(cè)股骨均植入1 顆TC4 種植體和1 顆Straumann 種植體,共植入12 顆TC4 種植體和12 顆Straumann種植體,并設(shè)置觀察時(shí)間點(diǎn)為術(shù)后2、4 和8 周,預(yù)計(jì)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)處死2 只家兔。

    1.4 標(biāo)本的固定和脫鈣NaH2PO44 g、Na2HPO46.5 g 及37%甲醛100 mL,蒸餾水溶解后定容至1 L,配制為10%中性甲醛溶液。甲酸100 mL,蒸餾水混勻后定容至1 L,配制為10%甲酸溶液。分別取等量10%中性甲醛溶液與10%甲酸溶液均勻混合,配制為10%甲酸-中性緩沖甲醛脫鈣液,現(xiàn)配現(xiàn)用。于術(shù)后2、4 和8 周采用過量麻醉法分別處死家兔,暴露股骨上段,完全清理骨面附著的軟組織后,截取種植體周圍0.5 cm 范圍以內(nèi)硬組織制成標(biāo)本,立即置入10% 中性甲醛溶液,固定1 周。固定完成后,流動(dòng)水漂洗4 h,按照標(biāo)本與脫鈣液1∶30 的體積比,將骨塊置入10%甲酸-中性緩沖甲醛脫鈣液內(nèi)脫鈣,脫鈣液更換周期為48 h,直至針刺入硬組織時(shí)阻礙明顯減小,即標(biāo)志脫鈣完成。常規(guī)包埋切片,備用。

    1.5 甲苯胺藍(lán)染色檢測2 組種植體骨結(jié)合界面新骨形成及骨組織修復(fù)情況切片脫蠟至水: 二甲苯Ⅰ、Ⅱ依次脫蠟40 min;系列乙醇浸潤水化:無水乙醇2 次,每次10 min;95% 乙醇2 次,每次5 min;80%乙醇1 次5 min。蒸餾水水洗2 次。浸染于甲苯胺藍(lán)工作液中30 min;蒸餾水沖洗3 min;0.5%冰乙酸工作液分化,至細(xì)胞核和顆粒清晰可見;切片脫水、透明和封片:95%乙醇快速脫水;無水乙醇脫水2 次,每次5 min;二甲苯透明2 次,每次10 min;中性樹膠封固切片。鏡下觀察2 組種植體骨結(jié)合界面新骨形成及骨組織修復(fù)情況。

    1.6 亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色檢測2 組種植體骨結(jié)合界面新生骨形成和礦化情況切片脫蠟至水(同甲苯胺藍(lán)染色);60℃水浴環(huán)境下亞甲基藍(lán)工作液浸染15 min,濾紙吸盡余留工作液;60℃蒸餾水漂洗1 min,干燥;加入酸性品紅工作液浸染5 min,濾紙吸盡余留工作液;切片脫水、透明和封固(同甲苯胺藍(lán)染色)。鏡下觀察2 組種植體骨結(jié)合界面新生骨和礦化骨情況。

    1.7 術(shù)后TC4 種植體穩(wěn)定性和生物相容性檢測術(shù)后TC4 種植體取出后,進(jìn)行干燥處理,采用離子濺射鍍膜機(jī)噴金后,利用SEM 對(duì)種植體表面微觀形貌進(jìn)行觀察,同時(shí)使用能量色散X 射線光譜儀(energy-dispersive x-ray spectroscopy,EDS)對(duì)TC4 種植體進(jìn)行元素構(gòu)成分析。

    2 結(jié) 果

    2.1 術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)2 組種植體骨結(jié)合界面新生骨形成及骨組織修復(fù)情況術(shù)后2 周,高倍鏡下可見2 組緊貼種植體的骨組織邊緣有胞核深染、胞漿呈淡藍(lán)色的成骨細(xì)胞線性排列,未觀察到明顯的新骨形成。術(shù)后4 周,2 組種植體骨組織邊緣均可觀察到淡染的新生膠原纖維樣結(jié)構(gòu),排列欠整齊,與原礦化骨組織界限不清。術(shù)后8 周,2 組靠近種植體一側(cè)骨組織均有淡藍(lán)色的新生類骨質(zhì)形成,結(jié)構(gòu)連續(xù)完整,內(nèi)含大量骨細(xì)胞,與原礦化骨界限清晰。見圖1。

    2.2 術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)2 組種植體骨結(jié)合界面新生骨形成及礦化情況術(shù)后2 周,Straumann 種植體組種植體-骨組織界面可見因種植外科手術(shù)切割形成的骨缺損,2 組近種植體側(cè)的骨接觸面上可見胞核深染成藍(lán)色的成骨細(xì)胞。術(shù)后4 周,2 組種植體與原礦化骨組織間均可見新形成且紅染的類骨質(zhì)結(jié)構(gòu)。術(shù)后8 周,2 組種植體表面均可見深紅色的新生骨組織,伴有一定程度的鈣化形成,Straumann 種植體組鈣化程度略優(yōu)于TC4 種植體組,紅染的原礦化骨與深紅染的新生骨界限相對(duì)模糊。見圖2。

    圖1 術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)2 組種植體骨結(jié)合界面骨組織甲苯胺藍(lán)染色結(jié)果(×400)Fig.1 Results of toluidine blue staining of osseointegration interface bone tissue of implants in two groups at different time points after operation(×400)

    2.3 術(shù)后TC4 種植體的穩(wěn)定性和生物相容性術(shù)后8 周時(shí),SEM 觀察顯示:完成體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的TC4種植體表面結(jié)構(gòu)基本與術(shù)前TC4 種植體保持一致[12],低倍鏡視野下可見種植體表面無明顯結(jié)構(gòu)缺陷,散在分布有較大的孔隙結(jié)構(gòu);高倍鏡視野下可見種植體表面存在致密的片層狀結(jié)構(gòu)及相互連通的孔隙結(jié)構(gòu)(圖3A)。EDS 掃描結(jié)果和元素分布結(jié)果顯示:完成體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的TC4 種植體除含有與術(shù)前TC4 種植體[12]一致的Ti、鋁(Al)、礬(V)、鐵(Fe)、碳(C)和氧(O)等元素外,尚有常量元素鈣(Ca)、錳(Mg)和微量元素硅(Si)散在分布于種植體表面(圖3B 和圖4)。

    3 討 論

    目前普遍認(rèn)為,支架材料最有利于新生骨再生形成的孔隙大小范圍為200~1 000 μm[8-13],傳統(tǒng)技術(shù)通常難以控制種植體表面形成的孔隙大小和與孔隙率,且傳統(tǒng)制造工藝成本高、效率低且性能差,已不能滿足日益增長的醫(yī)學(xué)種植體的需求。隨著3D 打印技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)有的技術(shù)手段能夠精確孔隙尺寸的形成,獲得梯度孔隙率的多孔表面。

    圖2 術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)2 組種植體骨結(jié)合界面骨組織亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色結(jié)果(×400)Fig. 2 Results of methylene blue-acid fuchsin staining of osseointegration interface bone tissue of implants in two groups at different time points after operation(×400)

    圖3 術(shù)后8周TC4種植體表面SEM(A)和EDS掃描圖像(×10 000)Fig. 3 Pictures of SEM(A) and EDS scaning of TC4 implant surface at 8 weeks after operation (×10 000 )

    圖4 術(shù)后8 周TC4 種植體的EDS 分析Fig. 4 EDS analysis of TC4 implants at 8 weeks after operation

    YU 等[14]采用3D 打印技術(shù),制備了具有起伏宏觀粗糙表面的Ti-6Al-4V 種植體,骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在3D 打印種植體表面的黏附、增殖、成骨分化和血管生成因子表達(dá)水平均高于傳統(tǒng)加工方法獲得的種植體,體內(nèi)研究也顯示3D 打印種植體在早期表現(xiàn)出相對(duì)較好的骨整合性能,表明3D 打印鈦合金具有良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性和血管生成潛能,有望作為骨植入材料,與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一致性。

    組織學(xué)特殊染色法主要包括甲苯胺藍(lán)染色法、亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色法和Masson 染色法等,合適的染色法可以顯示骨成熟狀態(tài)和骨組織各種分化狀態(tài)[15]。本研究結(jié)果顯示:術(shù)后2 周時(shí),經(jīng)甲苯胺藍(lán)染色和亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色可觀察到緊貼種植體的骨創(chuàng)邊緣聚集有胞核深染、單層排列的成骨細(xì)胞,TC4 種植體組成骨細(xì)胞數(shù)量略少于Straumann 種植體組,雖然未見明顯的骨質(zhì)形成,但成骨細(xì)胞的募集展示了TC4 種植體和Straumann種植體周圍均存在活躍且一致的成骨趨勢,提示種植體周圍骨修復(fù)進(jìn)入所謂的骨傳導(dǎo)階段[16],與BUSER 等[17]的研究結(jié)果相符合;術(shù)后4 周時(shí),鏡下觀察到活躍的類骨質(zhì)結(jié)構(gòu)形成是這一時(shí)期的共同特征,而甲苯胺藍(lán)染色亦可觀察到淡染的新生膠原纖維樣結(jié)構(gòu),排列欠整齊,與原礦化骨組織邊界不清,可認(rèn)為種植體周圍骨修復(fù)已進(jìn)入新生骨形成階段[16];術(shù)后8 周時(shí),種植體周圍骨修復(fù)開始進(jìn)入緩慢的骨重建階段[16],甲苯胺藍(lán)染色可在近種植體一側(cè)觀察到淡藍(lán)色且連續(xù)完整的新生骨組織,新生骨與原礦化骨邊界清晰,而亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色則可見2 組種植體表面均有深紅色的新生骨組織形成,但與紅色的原礦化骨組織界限模糊,新生骨組織內(nèi)伴有一定程度的鈣化形成,可見有部分位點(diǎn)形成板層骨,且Straumann 種植體組在鈣化程度上相對(duì)優(yōu)于TC4 種植體組。本研究結(jié)果顯示:TC4種植體植入家兔體內(nèi)8 周后,SEM 掃描可見其表面結(jié)構(gòu)與術(shù)前基本保持一致,高倍鏡下仍可見種植體表面存在致密的片層狀結(jié)構(gòu)及相互連通的孔隙結(jié)構(gòu),提示SLS 技術(shù)成形的TC4 種植體具備優(yōu)越的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,術(shù)后8 周時(shí)在TC4 種植體和周圍骨組織之間已顯示出非常好的骨整合。亦有學(xué)者[18-19]提出不同理論,認(rèn)為鈦合金尤其是TC4,具有嚴(yán)重的生物惰性和釋放Al 和V 等金屬離子,影響骨愈合過程,為克服這些問題,可以進(jìn)行表面改性等處理。

    綜上所述,3D 打印技術(shù)制備的TC4 種植體具備優(yōu)越的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和良好的生物相容性,并能夠在體內(nèi)形成與經(jīng)典種植體一致且相近的種植體-骨結(jié)合能力,3D 打印技術(shù)是一種具有良好發(fā)展前景的新技術(shù)。

    猜你喜歡
    苯胺藍(lán)品紅骨組織
    利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究品紅褪色與顏色復(fù)原機(jī)理*
    肥大細(xì)胞甲苯胺藍(lán)飽和碳酸鋰染色法
    硫酸-甲苯胺藍(lán)-麗春紅苦味酸染色法在顯示組織肥大細(xì)胞中的應(yīng)用
    硅+鋅+蠶絲 印度研制出促進(jìn)骨組織生成的新型材料
    山東陶瓷(2019年2期)2019-02-17 13:08:24
    《大鼠及小鼠原代肥大細(xì)胞表面唾液酸受體的表達(dá)》圖版
    鈦夾板應(yīng)用于美學(xué)區(qū)引導(dǎo)骨組織再生1例
    二氧化硫漂白性的研究
    以甲苯胺藍(lán)為電化學(xué)探針的核酸適配體傳感器用于腺苷的檢測
    長期應(yīng)用糖皮質(zhì)激素對(duì)大鼠骨組織中HMGB1、RAGE、OPG和RANKL表達(dá)的影響
    多孔氧化鋁的制備及其對(duì)酸性品紅的吸附性能
    华亭县| 花莲县| 北川| 台山市| 海兴县| 桓仁| 新源县| 岗巴县| 梁河县| 竹北市| 深州市| 包头市| 巴林右旗| 文水县| 通化县| 贺州市| 江达县| 大理市| 青岛市| 银川市| 芦山县| 登封市| 神农架林区| 嘉义市| 汤阴县| 渑池县| 鹿邑县| 青岛市| 台东市| 当阳市| 咸宁市| 台前县| 颍上县| 西宁市| 顺昌县| 房产| 孟津县| 拜泉县| 上思县| 东莞市| 勃利县|