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摘要316L不锈钢(316LSS)是一种重要的生物医用金属材料，因其具有优良的力学性能且价格低廉而广泛应用于临床医疗领域，但是在其长期临床应用中，仍然存在难以避免的问题和缺陷，如缺乏生物活性和抗菌抗肿瘤等性能。为了改善316LSS的生物学性能，一种有效的方法就是对其进行表面功能化改性。本实验室前期工作采用电化学方法在316LSS表面原位构建出梯度可调的纳米级凹坑阵列(40-200nm)结构，研究表明这种凹坑阵列对细胞行为的调控具有重要影响。我们设想能否在纳米凹坑阵列中进一步引入功能单元并获得功能化的点阵，从而赋予316LSS更佳的生物学性能。<br>　　人体必须的微量元素在组织的正常生长发育过程中发挥着重要的作用，作为功能性活性元素与药物和骨生长因子的功效类似，能够有效地促进骨组织的修复与再生。近期的研究表明，纳米Se与机体的抗菌、抗癌、抗病毒等有着重要联系，在生物学方面有益的功能已得到越来越多的认可。Si是骨组织生成和早期钙化代谢过程的必需元素，含Si的生物材料已被证明具备良好的生物活性，并且Si可以介孔二氧化硅(MSNs)的形式存在，从而进一步负载各种生物活性物质。另有研究表明，纳米TiO2具有优良的抗菌性能及促进成骨细胞生长能力。<br>　　因此，本文研究的主要目的将采用适当的方法在316LSS纳米凹坑阵列中分别引入功能性单元Se、MSNs、TiO2的纳米点颗粒，点单元的重复排布可以在316LSS表面获得有序的功能点阵列，从而使其生物学性能进一步提高。<br>　　本文首先通过电化学阳极氧化法，在316LSS表面制备较大尺寸的有序纳米凹坑阵列(N-316LSS)，并对其相关物理参数进行表征。进一步选择合适尺寸的(N-316LSS)，分别进行Se、MSNs、TiO2的负载。以期获得相应排布的凸点阵列，获得如下主要结论：<br>　　采用氧化还原-熔融法制得纳米Se/316LSS有序点阵(NSA/316LSS)。场发射扫描电镜(FESEM)结果表明，Se颗粒直径约(45±5)nm,且颗粒大小均一，呈正六边形排列。X射线衍射(XRD)结果显示Se为六方晶型。体外细胞实验表明，NSA/316LSS表面结构有利于骨髓间充质干细胞(MSCs)粘附和伸展，培养1、3、5d后，MSCs在N-316LSS及NSA/316LSS增殖能力均高于对照组316LSS，与对照组316LSS间存在显著差异(p<0.05)。碱性磷酸酶(ALP)活性结果表明，NSA/316LSS具有更好的促细胞分化性能。电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)结果显示，NSA/316LSS表面的纳米Se在磷酸缓冲盐溶液(PBS)中能够缓慢释放，72h后，释放量达到1.14mg/L。动物实验结果表明，NSA/316LSS可促进成骨基因的表达和新骨的生成，在动物体内具有显著的成骨能力。<br>　　采用涂覆-模板两步法制备有序MSNs/316LSS点阵列(MSNsA/316LSS)oFESEM结果显示在316LSS凹坑阵列中能够组建出MSNs直径分别为(45±5)nm和(90±5)rnn的有序阵列结构，透射电镜(TEM)结果显示，MSNs具有蠕虫状孔道结构。BET比表面积测试(BET)结果证明其具有介孔结构，且孔径为(2.7±0.3)nm，比表面积为626m2/g。以抗癌药物阿霉素(DOX)为模型药物，初步评价了MSNs/316LSS的载药性能，MSNs载药率为(16.3±2.8)%，包封率为(29.7±3.2)%,pH=7.4条件下，24h累积释放量为18.9%左右；pH=5.5条件下，24h释放量接近44.6%，且具有药物缓释作用，24h后达到平衡状态。<br>　　采用溶胶-凝胶-一步原位法制备出了纳米TKV316LSS有序点阵(NTA/316LSS),FESEM测试结果显示TiO2颗粒直径约(46±4)rnn,XRD测试显示晶型为锐钛矿型。NTA/316LSS的抗菌实验显示，NTA/316LSS在接触革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌-大肠杆菌(E.coli)时都具有良好的抑菌性能，抑菌率分别达到（98.1±1.3)%和（96.3±2.4)%。MSCs的增殖实验结果显示，NTA/316LSS具有良好的促MSCs增殖作用，与对照组有显著性差异0<0.05),呈现良好的细胞相容性。<br>　　以上结果显示，以316LSS表面凹坑为模板并结合溶胶-凝胶法，可以利用纳米凹坑提供的微空间进一步构筑有序阵列化纳米颗粒。本文希望探究溶胶-凝胶-一步原位法这种简单制备凸点阵列的方法是否可以拓展到其它体系，因此，本研究尝试了在纳米凹坑阵列中引入磷(P205)—元体系及钙-桂(CaO-SiO2)二元体系，初步结果表明通过溶胶-凝胶-一步原位法在316LSS表面构筑有序凸点阵列可能具有一定的普适性，凹坑的结构具有促晶核形成的作用。<br>　　以上研究结果显示，通过电化学阳极氧化法在316LSS表面构筑出的有序纳米凹坑阵列可作为模板，并能获得各类生物活性物质的凸点阵列。氧化还原-熔融法制备出的NSA/316LSS有利于MSCs粘附和伸展，具有促进MSCs增殖和分化的作用，并在PBS中具有离子缓释效应；涂覆-模板法制备出的MSNsA/316LSS凸点颗粒大小可梯度调节，MSNs的介孔结构可进一步负载药物，进行药物缓释；此外，采用溶胶-凝胶-一步原位法制得的NTA/316LSS对E.coli和S.aureus具有抗菌性，并且能够显著促进MSCs细胞增殖，呈现出良好的细胞相容性。316LSS各类表面活性物质凸点阵列的制备，有望为生物医用金属材料表面的进一步改性提供实验和理论参考依据。