專利名稱：：功能化鈦種植體及相關(guān)的再生材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及用于生物醫(yī)學(xué)用途的醫(yī)療種植體。
背景技術(shù)：
：骨質(zhì)疏松性股骨頸骨骨折(femoralneckfracture)、以及膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的退行性病變是相當(dāng)常見的問題。美國(guó)每年做五十余萬例的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)再造手術(shù)，手術(shù)中利用鈦種植體作為錨固(anchor)已經(jīng)成為一種基本的處理治療方式。這些區(qū)域的骨折的性質(zhì)和位置不允許骨頭固定(例如，鑄造夾板固定)，手術(shù)后，種植體經(jīng)常馬上受到由于重力和日常生活活動(dòng)，像行走所造成的經(jīng)常和/或周期性負(fù)載的影響。這樣治療結(jié)果的問題主要包括相當(dāng)大程度的殘疾、持久依賴性、死亡率、范圍在5%-40%的較高的修正手術(shù)比率、以及生活質(zhì)量的大幅下降。另一個(gè)不利因素是，為了這些目的種植體布置遇到了骨頭的再生潛能受損以及代謝活動(dòng)像骨質(zhì)疏松和老年性的特點(diǎn)，它們阻礙了骨頭在種植體周圍的愈合。因此利用骨內(nèi)種植體(endosseousimplants)，骨與關(guān)節(jié)支抗(jointanchorage)的迅速且牢固的建立是一種持久的努力，以使發(fā)病率降到最低，使功能恢復(fù)和長(zhǎng)期預(yù)后最大化。同時(shí)，利用牙齒鈦種植體對(duì)掉落的牙齒進(jìn)行修復(fù)治療被普遍地接受。但是，口腔醫(yī)學(xué)中種植體療法的應(yīng)用有各種風(fēng)險(xiǎn)因素，包括宿主骨頭的質(zhì)量和尺寸、全身狀況和年齡。更重要的是，鈦種植體需要延長(zhǎng)的愈合時(shí)間個(gè)月)以及骨頭整合以忍耐咬合的負(fù)荷(occlusalload)，實(shí)際地限制了這種有利療法的應(yīng)用。具有改善的骨形成(bone-forming，osteoconductive)能力的種植體能給患者和牙醫(yī)帶來很大的益處。除骨頭之外，不同于骨、關(guān)節(jié)、和牙齒再造療法，現(xiàn)有組織再生療法遇到了許多挑戰(zhàn)。例如，目前所采取的對(duì)受傷和退行性病變后骨頭缺損的治療需要使用生物分子，例如生長(zhǎng)因子來刺激組織再生。生物分子的效力以及能被再生的骨體積(volume)仍然存在限制。生物分子的有害效應(yīng)和治療的費(fèi)用都值得注意。當(dāng)與載體生物材料一起傳遞的種植體的生物活性提高時(shí)，其可能具有用來增強(qiáng)組織再生所需要的生物反應(yīng)的潛能。發(fā)明綜述這里提供的是一種醫(yī)療種植體，它包含金屬的表面，其特征在于，該金屬表面包含帶正電荷的金屬氧化物。該金屬可以是鈦、金、鉬、鉭、鈮、鎳、鐵、鉻、鈷、鋯、鋁和鈀。在一個(gè)實(shí)施例中，該種植體包含一種載體材料，它可以是金屬或者非金屬的。在一個(gè)實(shí)施例中，該醫(yī)療種植體包含鈦表面。該鈦表面包含Ti02。在一個(gè)實(shí)施例中，該鈦表面實(shí)質(zhì)上不含烴。該種植體表面能夠以增強(qiáng)的速率吸引蛋白質(zhì)和/或者細(xì)胞。該蛋白質(zhì)可以是牛血清白蛋白(bovineserumalbumin)、第五組分(fractionV)、和牛血菜纖連蛋白(bovineplasmafibronectin)0該細(xì)胞可以是人體間充質(zhì)干細(xì)胞和成骨細(xì)胞。該蛋白質(zhì)或者細(xì)胞可以直接附著在該經(jīng)過處理的種植體表面，例如，不通過二價(jià)的橋連(bridging)陽離子。該種植體表面可以導(dǎo)致和改善組織-種植體的整合和/或骨-種植體的整合。該種植體表面能夠?qū)崿F(xiàn)以下的任意一項(xiàng)功能或者它們的組合增加蛋白質(zhì)的吸附；增加成骨細(xì)胞的遷移；增加成骨細(xì)胞的附著；增加成骨細(xì)胞的鋪開；增加成骨細(xì)胞的增殖；以及促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化。這里提供的是一種使醫(yī)療種植體實(shí)現(xiàn)功能化的方法，它包含(1)提供一個(gè)金屬的種植體表面，以及(對(duì)該種植體的表面進(jìn)行處理從而使該表面帶正電荷或者增加表面的正電荷。在某些實(shí)施例中，該方法使該表面再生理?xiàng)l件下帶上正電荷。該生理?xiàng)l件下的PH值可以為7左右。在某些實(shí)施例中，該方法使該表面在pH值小于7或者pH值大于7的條件下帶上正電荷。在一個(gè)實(shí)施例中，與未經(jīng)處理過的表面相比，該經(jīng)過處理的表面能夠以增強(qiáng)的速率吸引蛋白質(zhì)和/或細(xì)胞。在一個(gè)實(shí)施例中，該種植體具有鈦表面。在一個(gè)實(shí)施例中，該鈦表面包含二氧化鈦。在一個(gè)實(shí)施例中，該種植體表面用紫外線照射處理。該紫外線能用紫外燈來提供。該紫外線的波長(zhǎng)可以為約IOnm至400nm。在某些實(shí)施例中，該紫外線的波長(zhǎng)可以為約170nm至約270nm，或者約340nm至約380nm。在某些實(shí)施例中，該表面用波長(zhǎng)為約170nm至約270nm的紫外線與約340nm至約380nm的紫外線的組合照射處理。該紫外線可以具有寬的強(qiáng)度范圍。例如，該紫外線的強(qiáng)度范圍可以在O.OOlmW/cm2和lOOmW/cm2之間。在某些實(shí)施例中，該紫外線的強(qiáng)度可以為0.lmff/cm2左右或者為2mW/cm2左右。利用紫外線處理的時(shí)間直至48小時(shí)，例如30秒鐘、1分鐘、5分鐘、15分鐘、30分鐘、1小時(shí)、5小時(shí)、10小時(shí)、24小時(shí)、36小時(shí)以及48小時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包含在對(duì)該種植體表面進(jìn)行處理之前對(duì)該種植體表面進(jìn)行加工。可以通過物理的過程或者化學(xué)的過程對(duì)該種植體表面進(jìn)行加工。物理過程可以是機(jī)械加工或者噴砂處理。化學(xué)過程可以是利用酸或者堿來進(jìn)行蝕刻。該酸可以是硫酸。經(jīng)過加工的表面能帶上正電荷。紫外處理增強(qiáng)經(jīng)過加工的表面的正電性。在某些實(shí)施例中，該經(jīng)過處理的表面包含金屬氧化物陽離子。該金屬氧化物陽離子可以是氧化鈦陽離子。在一個(gè)實(shí)施例中，該經(jīng)過處理的種植體表面可以吸引蛋白質(zhì)，像牛血清白蛋白、第五組分、和牛血漿纖連蛋白。在一個(gè)實(shí)施例中，該經(jīng)過處理的種植體表面可以吸引細(xì)胞，像人體間充質(zhì)干細(xì)胞和成骨細(xì)胞。該蛋白質(zhì)或者細(xì)胞可以直接附著在該經(jīng)過處理的種植體表面，例如，不通過二價(jià)的橋連陽離子。在一個(gè)實(shí)施例中，該經(jīng)過處理的鈦表面不含有二價(jià)陽離子，像Ca2+、Mg2+、Zn2+等。該經(jīng)過處理的種植體表面可以增強(qiáng)在植入位置上的組織-種植體的整合和/或骨-種植體的整合。與未經(jīng)處理過的種植體表面相比，該經(jīng)過處理的種植體表面提高了骨形成能力。該該種植體表面能夠?qū)崿F(xiàn)以下的任意一項(xiàng)功能或者它們的組合增加蛋白質(zhì)的5吸附；增加成骨細(xì)胞的遷移；增加成骨細(xì)胞的附著；增加成骨細(xì)胞的鋪開；增加成骨細(xì)胞的增殖；以及促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化。上述的方法能用來提高種植體的成骨活性、提高種植體的骨形成(osteoconductive)活力、以及增強(qiáng)組織-種植體的整合以及骨_組織的整合。這里提供的是一種醫(yī)療種植體，它包含按照上述方法實(shí)現(xiàn)功能化的表面。附圖描述圖1顯示經(jīng)過酸蝕刻的具有不同老化時(shí)間的，和經(jīng)過或未經(jīng)過紫外線處理的鈦表面初始生物活性。A新加工的鈦圓片立即使用、圓片老化4周(儲(chǔ)藏在黑暗的環(huán)境條件中)、以及圓片老化4周并經(jīng)紫外線處理過的，對(duì)牛血清白蛋白在培育2小時(shí)后、4小時(shí)后和72小時(shí)后的吸附率的平均值士標(biāo)準(zhǔn)差。B人體間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymalstemcells,MSCs)在3小時(shí)的培育期內(nèi)通過8μm孔遷移到不同條件下的酸蝕刻鈦圓片上的數(shù)量。C接種3小時(shí)和M小時(shí)后，利用WST-I方法檢測(cè)來評(píng)估人MSCs在鈦圓片上的附著。顯示的數(shù)據(jù)為全部小組(n=3)的平均值士標(biāo)準(zhǔn)差。圖2顯示接種3小時(shí)后，人體間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)在不同條件的經(jīng)過酸蝕刻的鈦表面上的初始鋪開和細(xì)胞骨架的排列新加工的表面、老化4周的表面、和紫外線處理過的老化4周的表面。A為代表性的細(xì)胞的用若丹明毒傘素(rhodaminephalloidin)對(duì)肌動(dòng)蛋白絲染色(actinfilaments)(紅色)、樁蛋白抗體(anti-paxillin)(綠色)、或者它們的組合的同焦點(diǎn)顯微圖像。B利用這些圖像進(jìn)行細(xì)胞形態(tài)測(cè)定法(Cytomorphometric)評(píng)估。數(shù)據(jù)為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=10)。圖3顯示利用生物力學(xué)推入試驗(yàn)(biomechanicalpush-intest)評(píng)估，與老化4周的表面相比，新加工的、經(jīng)紫外處理過的酸蝕刻鈦表面的增強(qiáng)了骨-鈦整合。經(jīng)過機(jī)械加工的和酸蝕刻、經(jīng)過和未經(jīng)過光處理的種植體的推入值。數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(η=5)。圖4顯示在帶正電荷的鈦表面，增強(qiáng)的白蛋白吸附A和細(xì)胞附著B。A在3小時(shí)培育期間內(nèi)，白蛋白在各種鈦表面上(新加工的、老化4周的、和紫外線處理過的老化4周的表面)的吸附，該表面在白蛋白培育之前經(jīng)過和未經(jīng)過離子處理M個(gè)小時(shí)。白蛋白培育介質(zhì)的PH值調(diào)整至7或者3。8在M小時(shí)培育期間內(nèi)人MSCs在各種鈦表面上的附著量。鈦表面用與小組(Panel)A相同的方式制備和處理。培養(yǎng)介質(zhì)的ρΗ值調(diào)整至7。數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)。圖5顯示描述一種新近發(fā)現(xiàn)的靜電性質(zhì)調(diào)節(jié)的(electrostaticnature-regulated)蛋白質(zhì)和細(xì)胞在鈦表面上附著的簡(jiǎn)化圖。左邊(老化的鈦)和右邊(新的或者紫外線處理過的鈦)呈現(xiàn)出憎細(xì)胞和親細(xì)胞的表面。圖6顯示了新加工的和紫外處理過的鈦表面的增加生物活性的普遍性。A在6小時(shí)培養(yǎng)期間內(nèi)，白蛋白在機(jī)械加工和噴砂處理過的鈦圓片的新加工的、老6化4周的、和紫外處理過的老化4周的表面上的吸附。數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)。B在6小時(shí)培育期間內(nèi)纖連蛋白在機(jī)械加工過的鈦，酸蝕刻和噴砂處理過的鈦圓片的新加工的、老化4周的、和紫外處理過的老化4周的表面上的吸附。數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)。C利用推入試驗(yàn)對(duì)機(jī)械加工過的經(jīng)過和未經(jīng)過紫外處理的種植體所測(cè)得的骨-鈦整合。數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)。圖7顯示了紫外線誘導(dǎo)的對(duì)成骨細(xì)胞(osteoblast)有親和力的鈦表面。準(zhǔn)備了制備了兩張不同表面形態(tài)(topographies)的鈦表面，機(jī)械加工和酸蝕刻過的表面。A紫外線處理48小時(shí)后所獲得的超親水(Superhydrophilie)鈦表面(左邊的圖像)。親水性的變化由經(jīng)過不同時(shí)間段的紫外線處理后的水的接觸角來評(píng)估(線圖)。B經(jīng)過48小時(shí)的紫外照射后，在黑暗中的鈦表面超親水性狀態(tài)的減低停止了。C，D蛋白質(zhì)在經(jīng)過和未經(jīng)過紫外預(yù)處理的鈦表面上的吸附率。白蛋白(C)和纖連蛋白(D)在鈦表面上培養(yǎng)2、6、和對(duì)個(gè)小時(shí)。E在3個(gè)小時(shí)和M個(gè)小時(shí)的培育之后，成骨細(xì)胞附著在經(jīng)過和未經(jīng)過紫外預(yù)處理的鈦表面上的相對(duì)數(shù)目，利用WST-I比色法(WST-Icolorimetry)來評(píng)估。F，G鈦對(duì)于蛋白質(zhì)和成骨細(xì)胞的親和力隨紫外線處理時(shí)間長(zhǎng)短的變化圖。鈦表面對(duì)白蛋白的吸附率(F)和成骨細(xì)胞的附著率(G)結(jié)合紫外線預(yù)處理的小時(shí)數(shù)作圖。小組C-G的數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)，在經(jīng)過紫外線處理的和未經(jīng)過紫外線處理的對(duì)照物之間，數(shù)據(jù)是統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著的，分別為<·01,*Ρ<.05。圖8顯示成骨細(xì)胞在紫外處理過的鈦表面上的初始行為。A在經(jīng)過和未經(jīng)過紫外線預(yù)處理的鈦表面上初始的成骨細(xì)胞的鋪開和細(xì)胞骨架排列。用DAPI對(duì)細(xì)胞核(藍(lán)色)和若丹明毒傘素對(duì)肌動(dòng)蛋白絲(紅色)(頂上的小組)的雙染色法接種3小時(shí)后，拍攝了成骨細(xì)胞的同焦點(diǎn)顯微圖像。條寬ΙΟμπι。利用圖像(底下的直方圖)進(jìn)行細(xì)胞形態(tài)測(cè)定評(píng)估。數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=6)，在經(jīng)過紫外線處理的和未經(jīng)過紫外線處理的對(duì)照表面之間，數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)上顯著，*ρ<.05。B在培養(yǎng)第2天和第5天時(shí)，在經(jīng)過和未經(jīng)過紫外處理的鈦表面上的成骨細(xì)胞密度(底下的直方圖)。在第2天時(shí)獲得的細(xì)胞熒光圖像顯示在上邊以確認(rèn)細(xì)胞密度的測(cè)定結(jié)果。C在培養(yǎng)的第2天，通過每單位細(xì)胞的溴脫氧尿核苷(BrdU)摻入(BrdUincorporationpercell)評(píng)估成骨細(xì)胞在鈦底物上的細(xì)胞增殖活性。小組B和C的數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=幻，在經(jīng)過紫外線處理的和未經(jīng)過紫外線處理的對(duì)照物之間，數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)上顯著，分別為<.01，Y<.05。圖9顯示在紫外線處理過的鈦表面上提高的成骨細(xì)胞表型以及促進(jìn)的分化作用。A紫外促進(jìn)的堿性磷酸酯酶(alkalinephosphatase,ALP)活性，成骨細(xì)胞的早期制造者。頂上的小組顯示在鈦底物上培養(yǎng)了10天的ALP染色的成骨細(xì)胞圖像。顯示了ALP-陽性面積作為培養(yǎng)面積的百分比(底下左邊的直方圖)。還顯示了比色法定量的ALP活性以每單位細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)化的(底下右邊的直方圖)。B成骨細(xì)胞的礦化能力(后期制造者)。頂上的小組顯示培養(yǎng)了14天的用vonKossa礦化結(jié)節(jié)染色的成骨細(xì)胞的圖像。顯示了vonKossa-陽性面積作為培養(yǎng)面積的百分比(底下左邊的直方圖)。還顯示了利用基于比色法測(cè)定的總鈣沉積量(底下右邊的直方圖)。C，D骨相關(guān)的基因在經(jīng)機(jī)械加工過的(C)和酸蝕刻過的⑶鈦表面上的成骨細(xì)胞培養(yǎng)物中的表達(dá)。成骨細(xì)胞在經(jīng)過和未經(jīng)過紫外線處理的鈦上培養(yǎng)，基因表達(dá)采用逆轉(zhuǎn)錄酶-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)半定量評(píng)定。有代表性的電泳圖像顯示在頂上。基因表達(dá)的定量水平相對(duì)于GAPDH的mRNA表達(dá)水平顯示在底下。C未經(jīng)過處理的對(duì)照。UV經(jīng)過紫外線處理的。小組A-D的數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)，在經(jīng)過紫外線處理的和未經(jīng)過紫外線處理的對(duì)照物之間，數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)上顯著，分別為"P<·01,*ρ<.05。圖10顯示通過生物力學(xué)的推入試驗(yàn)來評(píng)估的紫外線促進(jìn)的骨-鈦整合。經(jīng)過和未經(jīng)過紫外線處理的，機(jī)械加工過的和酸蝕刻過的種植體的推入值。數(shù)據(jù)顯示為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)，在經(jīng)過紫外線處理的和未經(jīng)過紫外線處理的對(duì)照物之間統(tǒng)計(jì)上顯著，分別為**ρ<·01，*ρ<.05。圖11顯示紫外線促進(jìn)的種植體周圍(peri-implant)的骨生長(zhǎng)。顯示了有代表性的酸蝕刻鈦種植體的組織圖像(histologicalimages)，使用Goldner三鉻染劑(Goldner'strichromestain)，小組A-D原來的放大倍數(shù)為40倍，小組E-H原來的放大倍數(shù)為200倍，小組I-L原來的放大倍數(shù)為400倍。注意到在第2周紫外線處理的種植體伴隨有強(qiáng)有力的骨形成，它阻止了軟組織插在骨與種植體之間(F中的箭頭)，導(dǎo)致骨直接沉積在種植體表面上(J中的箭頭)。相反，在未經(jīng)處理的對(duì)照物周圍的骨看上去是碎片狀的(E)，牽涉了軟組織遷移到骨與種植體的表面之間，干擾了直接的骨-種植接觸的建立(I中的箭頭)。在種植體界面上骨的形態(tài)發(fā)生(morphogenesis)的這樣的區(qū)別在第4周的分段上(小組G，H)也可以清楚地看到。在紫外處理過的種植體周圍(H，L)表明沿著種植體表面有大范圍的骨鋪開而沒有軟組織插入，而在未經(jīng)過處理的種植體周圍的骨大部分被軟組織遠(yuǎn)離種植體表面(G和小組K中的箭頭)。顯示了(n=4)骨-種植接觸的平均組織形態(tài)計(jì)量值(M)，近程區(qū)(proximalzone)中的骨體積(bonecolume)(N)，遠(yuǎn)程區(qū)(distantzone)的骨體積(0)，以及軟組織的插入(P)。在經(jīng)過紫外線處理的和未經(jīng)過紫外線處理的對(duì)照物之間，結(jié)果在統(tǒng)計(jì)上顯著，分別為<.01，<.05。圖12顯示紫外線誘導(dǎo)的鈦的表面特性變化與它們的生物效果的關(guān)系。A機(jī)械加工過的和酸蝕刻過的鈦表面的X射線衍射(XRD)圖譜，以及TW2純金紅石結(jié)構(gòu)(rutilestructure)的XRD圖譜，和通過分別加熱至921和671形成的金紅石和銳鈦礦(anatase)組合結(jié)構(gòu)的XRD圖譜。B機(jī)械加工過的和酸蝕刻過的鈦表面的光吸收?qǐng)D譜。C機(jī)械加工過的和酸蝕刻過的鈦表面的X射線光電子光譜法(XPS)圖譜。D小組C中XPS的Ti2p峰的近視圖。E-G在紫外線照射不同時(shí)間后，酸蝕刻鈦表面的Ti2p(E),Ols(F)和Cls(G)的XPS譜線形狀的變化。H用不同時(shí)間紫外處理后，酸蝕刻鈦表面原子百分比的變化。I將培養(yǎng)3個(gè)小時(shí)后的白蛋白吸附率對(duì)照酸蝕刻過的鈦表面的碳原子百分比繪圖，顯示出明顯的逆線性相關(guān)性。J培養(yǎng)3個(gè)小時(shí)后的成骨細(xì)胞附著率對(duì)照酸蝕刻過的鈦表面的碳原子百分比繪圖，顯示出明顯的逆指數(shù)相關(guān)性。K,L白蛋白吸附率⑷和成骨細(xì)胞附著率(L)對(duì)照酸蝕刻過的鈦表面的水接觸角繪圖，表明他們之間無明顯的相關(guān)性。M—種提議TiO2光功能化的概略描述，說明生物親和力TiO2表面的光生作用(photogeneration)加速和提高了蛋白質(zhì)的吸附，以及成骨細(xì)胞的附著和遷移。圖13顯示附著在用紫外線經(jīng)不同處理的鈦表面上的細(xì)胞數(shù)。發(fā)明的詳細(xì)描述具有金屬表面的醫(yī)療種棺體這里提供的是一種醫(yī)療種植體，它包含金屬表面，其特征在于，該金屬表面包含帶正電荷的金屬氧化物。該金屬可以是鈦、金、鉬、鉭、鈮、鎳、鐵、鉻、鈷、鋯、鋁和鈀。在某些實(shí)施例中，該金屬表面包含金屬氧化物陽離子。鈦表面一直以來認(rèn)為鈦表面是帶負(fù)電荷的，因此陽離子像Ca2+與鈦表面發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)和生物細(xì)胞在生理?xiàng)l件下是帶負(fù)電荷的，它們可能會(huì)被鈦表面排斥。鈦種植體作為再造支抗(reconstructiveanchor)被用于整形外科和牙科的疾病和疑難問題。種植體的成功錨固(anchorage)取決于骨頭直接沉積在鈦表面上的量級(jí)而沒有軟組織/結(jié)締組織的插入。這個(gè)稱之為“骨-種植體整合(bone-implantintegration)”或者“骨內(nèi)整合(osseointegratiom)”。在這個(gè)概念的基礎(chǔ)上目前已經(jīng)開發(fā)出了牙科和整形外科鈦種植體，并被稱為“骨內(nèi)整合種植體”。但是，被骨頭覆蓋的全部種植體面積(骨-鈦接觸百分比)維持在45士16%，即50-75%，遠(yuǎn)低于理想值100%。大部分種植體的失敗是由于骨-種植體界面建立得不完全，或者骨-鈦界面或早或晚發(fā)生了破壞性的變化。骨組織沒有在種植體周圍完全地形成的原因不詳。1997年發(fā)現(xiàn)了紫外線誘導(dǎo)的氧化鈦(TiO2)的超親水性(superhydrophilicity)。半導(dǎo)體氧化物的光化學(xué)反應(yīng)(包括產(chǎn)生超親水性)引起環(huán)境科學(xué)和清潔能源科學(xué)相當(dāng)大和廣泛的興趣。高度親水的鈦表面的光產(chǎn)生被認(rèn)為是由于光處理改變了親水相的表面結(jié)構(gòu)。在這個(gè)模型中，光處理造成在橋連位點(diǎn)上的表面氧空穴，結(jié)果使相應(yīng)的Ti4+位點(diǎn)轉(zhuǎn)變成有利于吸附離解水的Ti3+位點(diǎn)。本發(fā)明者業(yè)已發(fā)現(xiàn)1)新加工的鈦表面帶有正電荷；幻利用紫外線處理老化的鈦表面使表面帶正電荷，并且利用紫外線處理新加工的鈦表面增強(qiáng)它們的正電性，3)這些帶正電荷的表面是親蛋白質(zhì)和親細(xì)胞的，與未經(jīng)紫外線處理的老化鈦表面相比，表現(xiàn)出吸引蛋白質(zhì)和細(xì)胞的特征顯著提高；4)這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的以及創(chuàng)造的蛋白質(zhì)和細(xì)胞的附著機(jī)理使得蛋白質(zhì)和/或細(xì)胞與鈦表面之間的直接相互作用成為可能，而且不需要橋連二價(jià)陽離子，像Ca2+。該新表面和生物機(jī)理可以將其從鈦種植體領(lǐng)域中已被認(rèn)可的生物過程區(qū)分開來。由于增強(qiáng)的蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞附著，所得到的鈦表面已經(jīng)被證明呈現(xiàn)出顯著提高的細(xì)胞整合和再生能力。紫外線處理可以在通常的環(huán)境空氣條件下進(jìn)行而無需準(zhǔn)備任何配置氛圍，像真空或者加惰性氣體。假定對(duì)鈦或者含鈦金屬進(jìn)行紫外線處理的結(jié)果是激發(fā)電子從鈦原子的價(jià)帶(valenceband)進(jìn)入導(dǎo)帶(conductionband)，導(dǎo)致在鈦的表面層中形成空穴(positivehole)，并且在其表面上產(chǎn)生正電荷。為了發(fā)生電子激發(fā)，紫外線的能量需要有3.&V，這相當(dāng)于大約365nm的波長(zhǎng)，稱為紫外線A段(UVA)。相反，在其峰值波長(zhǎng)小于^Onm的紫外線C段(UVC)實(shí)施烴的直接分解。這種除碳促進(jìn)了UVA穿透鈦表面以及提高了產(chǎn)生正電性的效率，最終加速和增強(qiáng)了所產(chǎn)生的正電荷的暴露(exposure)。不受任何理論的束縛，采用了UVA(約340nm至約380nm)與UVC(約170nm至約270nm)的組合。通過紫外線處理的鈦介導(dǎo)對(duì)骨-鈦整合的增強(qiáng)證明是真正的。例如，酸蝕刻(Acid-etched)種植體的生物力學(xué)支抗(biomechanicalanchorage)在愈合早期階段第2周提高了多達(dá)3倍以上。在同樣的動(dòng)物模型中，在愈合的第8周獲得了推入(push-in)值這個(gè)3倍的提高。換言之，紫外線處理過的酸蝕刻種植體在2周時(shí)所獲得的推入值等于未經(jīng)處理過的酸蝕刻種植體在8周時(shí)所獲得的推入值，表明紫外線處理過的表面完成骨-鈦整合的速度要快4倍。紫外線增強(qiáng)的鈦使骨-鈦建立在幾乎沒有軟組織插入的直接接觸實(shí)現(xiàn)了最佳的水平(事實(shí)上100%)。這些在活體內(nèi)的成績(jī)可能是由于在紫外線處理過的鈦表面上所發(fā)生的下述生物過程(1)增加了蛋白質(zhì)的吸附，(2)增加了成骨細(xì)胞的遷移，(3)增加了成骨細(xì)胞的附著，⑷促進(jìn)了成骨細(xì)胞的鋪開，(5)增加了成骨細(xì)胞的增殖，以及(6)促進(jìn)了成骨細(xì)胞的分化。這些過程可能是，或者可能不是相互獨(dú)立的。例如，蛋白質(zhì)吸附的增加可能通過蛋白質(zhì)與細(xì)胞整合素之間增強(qiáng)的相互作用已經(jīng)促進(jìn)了成骨細(xì)胞的附著。成骨細(xì)胞分化的增加可能由于細(xì)胞與細(xì)胞之間相互作用的增加已經(jīng)使得分化受到了促進(jìn)。因?yàn)榻?jīng)紫外線處理過的表面增加了纖連蛋白(fibronectin)的吸附，其他帶有與R⑶結(jié)合的整合素的細(xì)胞可能也被吸引到表面上來。有趣的是，在紫外線處理過的鈦的周圍，軟組織的插入顯著地減少了。為了更快地生成更多的骨，必須克服成骨細(xì)胞增殖與分化速率之間的逆相關(guān)。這個(gè)適用于骨在鈦種植體周圍的形成。例如，微粗糙化的鈦表面優(yōu)于機(jī)械加工過的光滑表面，微粗糙化的鈦表面不僅增加了組織-鈦的力學(xué)連鎖(mechanicalinterlocking)而且促進(jìn)了成骨細(xì)胞的分化，結(jié)果導(dǎo)致更快的骨的生成。但是，與減弱的成骨細(xì)胞的增殖相一致，骨質(zhì)(bonemass)要低于機(jī)械加工過的表面周圍的骨質(zhì)。與較光滑的機(jī)械加工過的表面相比，酸蝕刻粗糙化的表面降低了細(xì)胞密度和增殖活性。底物材料較粗糙的表面通常使細(xì)胞增殖減少，那里細(xì)胞內(nèi)的張力可能與細(xì)胞周期的Gl期進(jìn)展遲延或者甚至限制相聯(lián)系。細(xì)胞在紫外線處理過的表面上加快鋪開可能指示出細(xì)胞內(nèi)張力減輕了。細(xì)胞增殖只通過針對(duì)細(xì)胞周期的S期的BrdU摻入試驗(yàn)(BrdUincorporationassay)來加以評(píng)估。鑒別在細(xì)胞周期的各期內(nèi)的細(xì)胞，它們的形狀以及細(xì)胞內(nèi)張力的分析有助于確定紫外線處理過的表面對(duì)調(diào)整成骨細(xì)胞增殖有什么作用。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，成骨細(xì)胞的增殖速率增加了以及從ALP活性的結(jié)果看出的成骨細(xì)胞的分化速率以及基因表達(dá)稍有提高。這表明了經(jīng)紫外線處理過的表面能夠增加成骨細(xì)胞的增殖而不會(huì)犧牲它的分化。這個(gè)生物的優(yōu)點(diǎn)在組織形態(tài)計(jì)量(histomorphometric)結(jié)果中得到了清楚的證明，它顯示出在經(jīng)紫外線處理過的表面周圍的骨體積大約增加了兩倍。紫外線介導(dǎo)的細(xì)胞附著和分化以及骨-種植體接觸百分比的增強(qiáng)在沉積的經(jīng)熱處理產(chǎn)生銳鈦礦(anatase)Ti02晶體的四異過氧化鈦上得以證實(shí)。本發(fā)明揭示了，甚至在未經(jīng)鈦氧化物沉積或者燒結(jié)的鈦塊(titaniumbulks)的表面上可以獲得光誘導(dǎo)的生物效應(yīng)。另一個(gè)值得注意的發(fā)現(xiàn)是，本發(fā)明所獲得的骨-種植體接觸的增加要比采用銳鈦礦TW2晶體的更加顯著，報(bào)告了M小時(shí)紫外線處理的種植體的骨-種植體接觸為觀％，未經(jīng)紫外線處理的為17%。本研究中，紫外線處理48小時(shí)使愈合初期的第2周骨-種植體接觸提高了2.5倍。紫外線處理的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、和持續(xù)的時(shí)間、以及所采用的鈦的表面化學(xué)的差異對(duì)于不同的生物效應(yīng)都有影響。在進(jìn)行體內(nèi)研究之前確認(rèn)了需要48小時(shí)的紫外線處理以在機(jī)械加工表面和酸蝕刻表面上形成超親水性，并且確認(rèn)了，生物效應(yīng)像細(xì)胞附著能力的增加是發(fā)生在紫外線處理的M個(gè)小時(shí)至48小時(shí)之間的期間內(nèi)。由加速的和增強(qiáng)的蛋白吸附與細(xì)胞附著所體現(xiàn)出來的光生的生物效應(yīng)與超親水性的形成與原子碳百分比的降低有關(guān)。為了確定這些物理化學(xué)的變化是否因TiO2的光催化現(xiàn)象所引起，必須對(duì)本研究中所采用的鈦的表面進(jìn)行仔細(xì)的表征。在所采用的鈦樣品中發(fā)現(xiàn)了300-350nm的吸收帶，這在TiO2半導(dǎo)體上是典型可見的。機(jī)械加工過的表面和酸蝕刻表面的XPS圖譜揭示出在約458.5eV處有一個(gè)2p3/2峰，而不是在453.8eV處(圖6D)；已知Ti和TW2的2p3/2峰分別位于453.8eV處和458.5eV處。此外，對(duì)任一個(gè)鈦圓片在較低能量的區(qū)域都未觀察到歸因于像Ti3+和/或Ti°的減少形式所產(chǎn)生的肩峰。這些數(shù)據(jù)表明，這些底物的近表面被完全氧化形成了化學(xué)計(jì)量的T^2薄層，還表明伴隨著紫外線照射量的增加碳百分比的減少是由于光催化的除烴反應(yīng)。并且，數(shù)據(jù)顯示，與機(jī)械加工過的表面相比，酸蝕刻表面的2p3/2峰稍微向較高角度方向位移，這表明酸蝕刻表面被一較厚的氧化層所覆蓋。這可能解釋了酸蝕刻表面為什么具有較強(qiáng)的響應(yīng)紫外線的物理化學(xué)變化。是烴的水平，而非親水性的水平，與蛋白吸附和細(xì)胞附著強(qiáng)烈相關(guān)。鑒于這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，在種植時(shí)吸附在TiO2上的烴的數(shù)量看來是決定成骨細(xì)胞初始親和力水平，進(jìn)而顯示出在體內(nèi)骨形態(tài)形成的差別，以及決定骨-鈦整合程度的關(guān)鍵。與經(jīng)紫外線處理的表面相比，在對(duì)照鈦表面上蛋白吸附和附著上去的細(xì)胞數(shù)量甚至在延長(zhǎng)的孵化期仍然是低的，暗示了初始生物環(huán)境會(huì)造成相當(dāng)長(zhǎng)期的影響。目前用于臨床和實(shí)驗(yàn)的鈦種植體被發(fā)現(xiàn)含有烴類污染物。在周圍環(huán)境條件下，有機(jī)分子，尤其是那些帶羰基部分的有機(jī)分子不斷積累在鈦表面上被認(rèn)為是不可避免的。這可能解釋了如前所述的較低的骨-鈦的接觸結(jié)果05-47%)。本發(fā)明用實(shí)例說明，通過用紫外線處理鈦種植體，可以將骨-種植體的接觸提高到幾乎達(dá)100%。受試的蛋白質(zhì)和成骨細(xì)胞是帶負(fù)電荷的。當(dāng)覆蓋住TiO2表面的含氧烴類被紫外線處理除去時(shí)，Ti4+位點(diǎn)被暴露出來。這個(gè)可能促進(jìn)了蛋白質(zhì)和細(xì)胞、及與這樣的陽離子位點(diǎn)之間的相互作用。圖6M提出了伴隨烴類光分解產(chǎn)生有生物親和力的TW2表面過程的示意圖。已經(jīng)在牙科和整形外科領(lǐng)域的骨種植治療上作了許多努力，使失敗率減少到最低程度，減少發(fā)病率以及使術(shù)后功能最大化。一個(gè)問題是，為了康復(fù)放置的種植體面朝著再生趨勢(shì)和代謝活動(dòng)有缺陷的骨，它們特定地延緩或者妨礙骨-鈦的整合過程。另一個(gè)問題是在某些植入手術(shù)中采用了丙烯酸骨粘固粉，這就固有限制了生物相容性以及長(zhǎng)期的種植體預(yù)測(cè)。有不采用粘固粉植入的趨勢(shì)以避免骨粘固粉的并發(fā)癥。這些流行病學(xué)的，外科的，以及社會(huì)的問題強(qiáng)有力地證明了開發(fā)具有更大通用性和更好的壽命可預(yù)見性的新的植入療法是正確的。本發(fā)明呈現(xiàn)的利用紫外線對(duì)鈦進(jìn)行物理化學(xué)的改性所獲得的主要利益是，在CN102245221A早期愈合階段該種植物的支抗是3倍的堅(jiān)固，這相當(dāng)于骨-鈦整合的建立有4倍的加速?？紤]到紫外線對(duì)提高骨內(nèi)整合能力的影響在機(jī)械加工過的以及酸蝕刻表面上進(jìn)行了示范，可以預(yù)期將該項(xiàng)技術(shù)延伸到其他類型的表面上，它們包含了目前可用的鈦種植體的大部分。由于該技術(shù)的簡(jiǎn)單，高效以及低成本，它在牙科，頌面和整形(orthopedic)植入療法中有著直接和廣泛的用途。這里提供的是一種使醫(yī)療種植體實(shí)現(xiàn)功能化的方法，它包含(1)提供種植體表面，以及(對(duì)該種植體的表面進(jìn)行處理使該表面帶正電荷或者增加表面的正電荷。在某些實(shí)施例中，該方法使該表面在生理?xiàng)l件下帶上正電荷。該生理?xiàng)l件下的PH值可以為7左右。在某些實(shí)施例中，該方法使該表面在PH值小于或者大于7的條件下帶上正電荷。在一個(gè)實(shí)施例中，種植體具有鈦表面。在一個(gè)實(shí)施例中，該種植體還包含載體材料，它可以是金屬的或者是非金屬的。該鈦表面包含Ti02。在某些實(shí)施例中，該經(jīng)處理的表面實(shí)質(zhì)上不含烴。在某些實(shí)施例中，該經(jīng)處理的表面包含氧化鈦陽離子。鈦表面上的碳原子百分比可以減小至20%以下，相比而言，其在未經(jīng)處理的老化鈦表面上約高于50%。種植體表面接受紫外線對(duì)它的照射處理。該紫外線可以通過紫外燈來照射。該紫外線的波長(zhǎng)可以為約10nm-400nm。在某些實(shí)施例中，該紫外線的波長(zhǎng)可以為約170nm-約270nm,或者約340nm_約380nm。在某些實(shí)施例中，該表面接受波長(zhǎng)為約170nm_約270nm的紫外線與約340nm-約380nm的紫外線的組合對(duì)它的照射處理。該紫外線可以具有寬的強(qiáng)度范圍。例如，該紫外線的強(qiáng)度范圍可以在0.001mff/cm2和lOOmW/cm2之間。在某些實(shí)施例中，該紫外線的強(qiáng)度可以為0.lmff/cm2左右或者為2mW/cm2左右ο利用紫外線處理經(jīng)的時(shí)間直至48小時(shí)，例如30秒鐘、1分鐘、5分鐘、15分鐘、30分鐘、1小時(shí)、5小時(shí)、10小時(shí)、24小時(shí)、36小時(shí)以及48小時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法在對(duì)該種植體表面進(jìn)行處理之前還包含對(duì)該種植體表面進(jìn)行加工?？梢酝ㄟ^物理的方法或者化學(xué)的方法對(duì)該種植體表面進(jìn)行加工。物理方法可以是機(jī)械加工或者噴砂處理。化學(xué)方法可以是利用酸或者堿來進(jìn)行蝕刻。該酸可以是硫酸。可以讓經(jīng)加工的表面帶上正電荷。紫外線處理可以增強(qiáng)表面的正電性。在一個(gè)實(shí)施例中，該經(jīng)處理的種植體表面能夠以增強(qiáng)的速率吸引蛋白或者細(xì)胞。這里所說的“增強(qiáng)的速率”指的是該經(jīng)處理的種植體表面吸引細(xì)胞或蛋白的速率高于相應(yīng)的未經(jīng)處理的種植體表面。該未經(jīng)處理的種植體表面包括新加工的表面以及加工好又已經(jīng)老化了一段時(shí)間，像1天、3天、1周、2周、3周、4周等的“老化的”表面。增強(qiáng)的速率可以是5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、200%、300%、400%等高于相應(yīng)的未經(jīng)處理的表面吸引蛋白或者細(xì)胞的速率。這里所用的術(shù)語“增強(qiáng)”可以與術(shù)語“改善”或者”增加/提高”互換著使用。增強(qiáng)指的是一種量做的更快，更強(qiáng)，或者更高。蛋白可以是牛血清白蛋白，第五組分，和牛血漿纖連蛋白。細(xì)胞可以是人體間充質(zhì)干細(xì)胞和成骨細(xì)胞。該蛋白或者細(xì)胞可以直接附著在該經(jīng)處理的種植體表面，例如不通過二價(jià)的橋連陽離子。在一個(gè)實(shí)施例中，該經(jīng)處理的鈦表面不含有二價(jià)陽離子，像Ca2+、Mg2+、Si2+等。12該經(jīng)處理的種植體表面可以增強(qiáng)在植入位置上的組織-種植體的整合和/或骨-種植體的整合。與未經(jīng)處理過的種植體表面相比，該經(jīng)處理的種植體表面的成骨能力有所提高。與相應(yīng)未經(jīng)處理過的種植體表面相比，該經(jīng)處理的種植體表面可以增強(qiáng)組織-種植體整合，骨-種植體整合，或者成骨活性的百分比有如5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、200%、300%、400%、500%等。經(jīng)處理的種植體表面能夠比未經(jīng)處理的表面實(shí)現(xiàn)以下的任意一項(xiàng)增加蛋白的吸附、增加成骨細(xì)胞的遷移、增加成骨細(xì)胞的附著、增加成骨細(xì)胞的鋪開、增加成骨細(xì)胞的增殖、以及促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化作用。各種活性的每一項(xiàng)都可增加的百分比有如5%、10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%,45%,50%,60%,70%,80%,90%,100%,200%,300%、400%、500%等。這里提供的是一種種植體，它按照上述方法實(shí)現(xiàn)功能化。在一個(gè)實(shí)施例中，該醫(yī)療種植體包含鈦的表面。該鈦的表面包含帶正電荷的Ti02。在一個(gè)實(shí)施例中，該鈦的表面實(shí)質(zhì)上不含烴。該種植體還包含載體材料。在一個(gè)實(shí)施例中，該載體材料是金屬的。在一個(gè)實(shí)施例中，該載體材料是非金屬的。該種植體表面能夠以增強(qiáng)的速率吸引蛋白或者細(xì)胞。這里所說的“增強(qiáng)的速率”指的是該種植體表面吸引細(xì)胞或蛋白的速率高于不帶正電荷的或者帶有較少正電荷的表面。增強(qiáng)的速率可以是5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%,90%,100200%,300%、400%、500%等高于相應(yīng)的不帶正電荷的或者帶有較少正電荷的表面的速率。該種植體表面能吸引蛋白，像牛血清白蛋白、第五組分、和牛血漿纖連蛋白。該種植體表面能吸引細(xì)胞，像人體間充質(zhì)干細(xì)胞和成骨細(xì)胞。該種植體表面能增強(qiáng)組織-種植體的整合和/或骨-種植體的整合。與不帶正電荷的或者帶有較少正電荷的表面相比，該種植體表面可以有如5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、200%、300%、400%、500%等的百分比增強(qiáng)組織-種植體整合、骨-種植體整合、或者成骨活性。該種植體表面能夠比不帶正電荷的或者帶有較少正電荷的表面實(shí)現(xiàn)以下的任意一項(xiàng)增加蛋白的吸附，增加成骨細(xì)胞的遷移，增加成骨細(xì)胞的附著，增加成骨細(xì)胞的鋪開，增加成骨細(xì)胞的增殖，以及促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化作用。各種活性的每一項(xiàng)可增加的百分比有如5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，60%，70%，80%，90%，100%，200%，300%，400%，500%等。這里提供的是呈現(xiàn)出增強(qiáng)的生物活性，吸引蛋白質(zhì)和生物細(xì)胞的新穎鈦表面。該鈦表面帶有正電荷，這是通過將鈦的新鮮層暴露在紫外線下和/或利用紫外線處理該表面來產(chǎn)生正電荷的。暴露新鮮的鈦層包括新近加工表面，像機(jī)械加工、蝕亥|J、噴砂處理、和它們的組合、以及重新加工老化的表面。因?yàn)楹?jiǎn)單、高效、而且不昂貴，本發(fā)明在牙科、整形外科種植體以及骨再生療法和骨工程領(lǐng)域有著直接廣泛的用途。業(yè)已發(fā)現(xiàn)對(duì)鈦進(jìn)行紫外線處理增強(qiáng)了其骨傳導(dǎo)(osteoconductive)能力?？疾炝蒜伣?jīng)紫外線處理對(duì)于各種體外行為的影響、以及成骨細(xì)胞在鈦底物上的功能和在體內(nèi)的骨-鈦整合潛能、以及在經(jīng)紫外線處理的鈦表面導(dǎo)致骨傳導(dǎo)活性(osteoconductivity)的增強(qiáng)的因素。這里提供的是一種增強(qiáng)鈦的骨傳導(dǎo)能力的方法，以及利用這個(gè)方法制成的具有增強(qiáng)的骨傳導(dǎo)活性的鈦表面。機(jī)械加工過的和酸蝕刻過的鈦樣品被用來在直至48小時(shí)的各時(shí)間段進(jìn)行紫外線處理。對(duì)于這里兩種表面，紫外線處理提高了鼠骨髓衍化的成骨細(xì)胞的附著、鋪開、增殖、和分化的速率以及蛋白吸附能力多至3倍。鼠模型中的體內(nèi)組織形態(tài)計(jì)量(histomorphometry)揭示出在經(jīng)紫外線處理的種植體上廣泛地出現(xiàn)骨形成而且基本上沒有軟組織的插入，使得骨-種植體接觸在愈合第4周達(dá)到最大化，幾近100%。種植體生物力學(xué)試驗(yàn)揭示出紫外線處理4倍加速了建立起種植體的固定。蛋白吸附率和細(xì)胞附著率與對(duì)紫外線照射劑量敏感的TiO2上的碳的原子百分比有力地相關(guān)，但與親水狀態(tài)并不有力地相關(guān)。數(shù)據(jù)表明，鈦的紫外線預(yù)處理隨著紫外線催化的連續(xù)地從TiO2表面上除去烴類顯著地增強(qiáng)了其骨傳導(dǎo)能力，暗示了鈦的光致功能化(photo-functionalization)使得更迅速和更完全地實(shí)現(xiàn)骨-鈦整合成為可能。鈦表面經(jīng)紫外線的處理顯著地提高了它的骨傳導(dǎo)能力。在經(jīng)紫外線處理的種植體上廣泛地出現(xiàn)新骨形成而且基本上沒有軟組織的插入，使得骨-種植體接觸在愈合第4周達(dá)到最大化，幾近100%;而未經(jīng)處理的種植體的骨-種植體接觸維持在50%左右。紫外線處理在愈合第2周時(shí)提高了骨-鈦整合的強(qiáng)度3倍以上。經(jīng)紫外線處理的表面提供了與成骨細(xì)胞有親和性的環(huán)境，這通過成骨細(xì)胞的附著、鋪開、增殖、和分化的增強(qiáng)、以及蛋白吸附的增加得以證實(shí)。蛋白吸附率和細(xì)胞附著率與對(duì)紫外線照射劑量敏感的TiO2上的碳的原子百分比有力地相關(guān)，但與親水狀態(tài)并不有力地相關(guān)。這種紫外線介導(dǎo)的鈦生物活性的增強(qiáng)在機(jī)械加工過的和酸蝕刻過的表面的不同表面形態(tài)(topographies)下被得以證實(shí)。因此，這里提供了一種鈦的光致功能化方法，使得更迅速和更完全地實(shí)現(xiàn)骨-鈦整合成為可能。醫(yī)療種植體醫(yī)療種植體可以是金屬的種植體或者非金屬的種植體。在某些實(shí)施例中，醫(yī)療種植體是像鈦種植體那樣的金屬種植體，例如用以替代失落掉的牙齒(牙科種植體)或者固定患病的，折斷的或者移植的骨頭。其他典型的金屬種植體包括，但不限于鈦合金種植體、鉻-鈷合金種植體、鉬和鉬合金種植體、鎳和鎳合金種植體、不銹鋼種植體、鋯，鉻-鈷合金，金或金合金種植體、以及鋁或鋁合金種植體。這里講述的金屬種植體包括鈦種植體和非鈦種植體。鈦種植體包括用鈦或者任何含鈦合金制作的牙或者骨置換物。鈦骨置換物包括，例如膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)假體(prostheses)，股骨頸(femoralneck)置換、脊柱置換和修復(fù)，頸骨置換和修復(fù)、頌骨修復(fù)、固定和增加、移植骨的固定、以及其他的假肢。非鈦的金屬種植體包括用金、鉬、鉭、鈮、鎳、鐵、鉻、鈦、鈦合金、氧化鈦、鈷、鋯、氧化鋯、鎂、鋁、鈀、由它們形成的合金，例如，不銹鋼、或者他們的組合制作的牙或者骨種植體。在某些實(shí)施例中，金屬種植體可以專門排除上述的任何一種金屬。非金屬的種植體包括，例如，陶瓷種植體、磷酸鈣或者聚合物種植體。實(shí)用的聚合物種植體可以是任何適合生物相容的種植體，例如生物可降解的聚合物種植體。有代表性的陶瓷種植體包括，例如生物玻璃和二氧化硅種植體。磷酸鈣種植體包括，例如，羥基磷灰石(hydroxyapatite)、磷酸三鈣(TCP)。典型的聚合物種植體包括，例如聚乳酸-聚乙醇酸共聚高分子(poly-lactic-co-glycolicacid,PLGA)、聚丙烯酸酯像聚甲基丙烯酸酯和聚丙烯酸酯、以及聚乳酸(PLA)種植體。在某些實(shí)施例中，種植體包含金屬種植體和骨粘固粉(bone-cement)材料。該骨粘固粉材料可以是業(yè)內(nèi)已知的任何一種骨粘固粉材料。一些有代表性的骨粘固粉材料包括，但不限于，基于聚丙烯酸酯或者聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylate)的材料，像聚甲基丙烯酸甲酯[poly(methylmethacrylate)，PMMA)]/甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate,MMA)，基于聚酯的材料，像PLA或者PLGA、生物玻璃、陶瓷，基于磷酸三鈣的材料，鈣基材料、以及它們的組合。在某些實(shí)施例中，醫(yī)療種植體可以包括下述的聚合物。在某些實(shí)施例中，這里描述的醫(yī)療種植體可以專門排除上述的任何一種材料。術(shù)語“骨傳導(dǎo)能力”或者“骨傳導(dǎo)活性”指的是骨形成的能力。它也指給醫(yī)療種植體賦予增強(qiáng)的骨整合效力(integrationcapability)的能力。骨整合效力指的是醫(yī)療種植體的一種要整合到生物體的骨頭里去的能力。組織整合效力指的是醫(yī)療種植體的一種要整合到生物體的組織里去的能力。紫外線照射這里所用的術(shù)語“加紫外線”可以與術(shù)語“光活化”、“光輻射”、“光照射”、“紫外線活化”、“紫外線輻射”、或者“紫外線照射”互換著使用。具有波長(zhǎng)為從約400nm至約IOnm的輻射通常被稱之為紫外線(UV)。醫(yī)療種植體可滅菌下或不滅菌下照射。對(duì)于本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)人員，醫(yī)療種植體可以在UV輻射的過程中滅菌。本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種照射醫(yī)療種植體的設(shè)施或裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)施或裝置包括一個(gè)放置醫(yī)療種植體的室、一個(gè)高能輻射源和一個(gè)接通或者切斷照射的開關(guān)。該設(shè)施或裝置還可以包括一臺(tái)定時(shí)器。在某些實(shí)施例中，該設(shè)施或裝置還可以包括一臺(tái)機(jī)械裝置使醫(yī)療種植體或者紫外線照射源轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)以全方位地照射種植體?；蛘撸胖冕t(yī)療種植體的室可以具有一個(gè)反射面，以至于射線可以從不同的角度，例如360度角指向醫(yī)療種植體。在某些實(shí)施例中，該設(shè)施或裝置可能包括增強(qiáng)的骨-整合能力，例如多次照射、射線濾過(radio-lucent)的種植體包裝、包裝和發(fā)運(yùn)的保存裝置。醫(yī)療用途這里所提供的醫(yī)療種植體可以通過將該醫(yī)療種植體植入哺乳類對(duì)象體內(nèi)用于治療、預(yù)防、改善、矯正、或者減輕醫(yī)療狀況的癥狀。哺乳類對(duì)象可以是人類或者獸醫(yī)的動(dòng)物，像狗、貓、馬、奶牛、公牛、或者猴子。有代表性的可以采用在此提供的種植體來治療或預(yù)防的醫(yī)療狀況包括，但不限于，與牙齒或骨頭失落有關(guān)的醫(yī)療狀況，像股骨頸骨骨折、掉牙、與需要口腔正畸支抗(orthodonticanchorage)或者骨頭有關(guān)的醫(yī)療狀況，像股骨頸骨折、頸骨折、腕骨折、脊柱骨折/功能障礙或者脊柱盤移位、骨折或者關(guān)節(jié)的退行性改變，像膝關(guān)節(jié)炎、骨頭和其他由功能障礙或者身體條件，像腫瘤、受傷、全身的代謝、感染或者老化、以及它們的組合所引起的組織缺損或退縮。在某些實(shí)施例中，這里提供的醫(yī)療種植體可以用于治療、預(yù)防、改善、或者減輕醫(yī)療狀況的癥狀，像掉牙、與需要口腔正畸支抗或者骨頭有關(guān)的醫(yī)療狀況，像股骨頸骨折、頸骨折、腕骨折、脊柱骨折/功能障礙或者脊柱盤移位，骨折或者關(guān)節(jié)的退行性改變，像膝關(guān)節(jié)炎、骨頭和其他由功能障礙或者身體條件，像腫瘤、受傷、全身的代謝、感染或者老化、以15及它們的組合所引起的組織缺損或退縮。雖然已經(jīng)展示和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但對(duì)于業(yè)內(nèi)人士顯而易見的是可以進(jìn)行改變和修飾而不脫離本發(fā)明更廣的方面。因此，后附的權(quán)利要求項(xiàng)是要將所有這樣的屬于本發(fā)明的真正精神和范圍的改變和修飾包括在它們范圍內(nèi)。實(shí)施例鈦樣品，表面分析和紫外線處理準(zhǔn)備了兩種類型的市售純鈦表面用于圓柱形的種植體(直徑1mm，長(zhǎng)2mm)和圓片(直徑20mm，厚度1.5mm)。一個(gè)具有車床車過的表面，另一個(gè)用67%的硫酸在120°C下蝕刻75秒鐘。此外還準(zhǔn)備了機(jī)械加工過的表面和噴砂處理過的表面。所有的表面都經(jīng)分光光度計(jì)(spectrophotometer，UV-2200A，Shimadzu公司出品，日本東京)和X射線衍射儀(XRD)(XRD-6100Jhimadzu公司出品，日本東京)分別測(cè)定它們的光學(xué)性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)。鈦表面的親水狀態(tài)用接觸角儀(CA_X，KyowaInterfaceScience公司出品，日本東京)測(cè)量1μ1水滴的接觸角來檢驗(yàn)。所有的操作步驟都在清潔度為10級(jí)的室內(nèi)進(jìn)行，控制條件為20°C，濕度為46%。鈦表面的化學(xué)成分利用化學(xué)分析用電子譜法(electronspectroscopyforchemicalanalysis,ESCA)來測(cè)定。ESCA是在高真空(6xl0_7pa)條件下利用X射線光電子光譜法(XPS)(ESCA3200,Shimadzu公司出品，日本東京)來進(jìn)行。經(jīng)紫外線在周圍環(huán)境條件下處理過不同時(shí)間段直至48小時(shí)的鈦圓片和圓柱形種植體與未經(jīng)處理的對(duì)照物比較表面性質(zhì)和生物潛能。紫外線處理采用一臺(tái)15W的殺菌燈(東芝公司出品，日本東京)來進(jìn)行，強(qiáng)度約0.lmff/cm2(UVAλ=360士20nm)和2mW/cm2(UVCλ=250士20nm)。還分別采用UVA和UVC測(cè)定了鈦表面的活化能力。紫外線處理可以在通常的環(huán)境空氣條件下進(jìn)行，而無需準(zhǔn)備任何氣氛，像真空或者加惰性氣體。假定對(duì)鈦或者含鈦金屬進(jìn)行紫外線處理的結(jié)果是激發(fā)電子從鈦原子的價(jià)帶進(jìn)入導(dǎo)帶，導(dǎo)致在鈦的表面層中形成確定的空穴(positivehole)，并且在其表面上產(chǎn)生正電荷。為了發(fā)生電子激發(fā)，紫外線的能量需要有3.&V，這相當(dāng)于大約365nm的波長(zhǎng)，稱為紫外線A段(UVA)。相反，在其峰值波長(zhǎng)小于^Onm的紫外線C段(UVC)實(shí)施烴的直接分解。這種除碳促進(jìn)了UVA穿透鈦表面以及提高了產(chǎn)生正電性的效率，最終加速和增強(qiáng)了所產(chǎn)生的正電荷的暴露。不受任何理論的束縛，采用了UVA(約340nm至約380nm)與UVC(約170nm至約270nm)的組合。蛋白吸附的測(cè)量牛血清白蛋白，第五組分(PierceBiotechnology,Inc.公司出品，Rockford，IL)，和牛血漿纖連蛋白(Sigma-Aldrich公司出品，ST.Louis，Mo)被用作模型蛋白。利用吸移管將300毫升的蛋白質(zhì)溶液(lmg/ml蛋白質(zhì)/鹽水)在一塊鈦圓片上鋪開。在37°C的無菌調(diào)濕環(huán)境下，在幾種不同的培養(yǎng)(incubation)時(shí)間段(例如，培養(yǎng)2、6、24、或者72個(gè)小時(shí))之后，去除掉未粘附的蛋白，用0.9%NaCl鹽水洗兩遍。初始溶液和分離出的溶液的等分i式樣(200μ1)與200μ1I^jmicrobicinchoninicacid(PierceBiotechnology,Inc.公司出品，Rockford，IL)混合，在37°C下培養(yǎng)60分鐘。蛋白量采用全自動(dòng)定量繪圖酶標(biāo)儀(microplatereader)在562nm處定量。人體間充質(zhì)干細(xì)胞的培養(yǎng)人體間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)(Poietics，CambrexBioScienceWalkersville公司出品，EastRutherford,NJ)在由MSC基礎(chǔ)培養(yǎng)基和生長(zhǎng)添加物(SingleQuots)構(gòu)成的MSC生長(zhǎng)介質(zhì)中培養(yǎng)。該生長(zhǎng)添加物含有胚胎牛血清、L-谷氨酰胺和青霉素/鏈霉素。細(xì)胞在37°C的調(diào)濕氣氛(95%空氣，5%CO2)中培養(yǎng)。在最后傳代(passage)的80%融合率(confluency)時(shí)，利用0.25%胰蛋白酶-ImMEDTA四鈉將細(xì)胞洗脫，以3xl04細(xì)胞/cm2的密度將細(xì)胞接種在鈦圓片上。每三天更新培養(yǎng)介質(zhì)。成骨細(xì)胞的培養(yǎng)分離自8周大的雄性Sprague-Dawley鼠的骨髓細(xì)胞被置于α-改性的fegle介質(zhì)中，介質(zhì)添加15%胚胎的牛血清、50μg/ml抗壞血酸、IOmMβ-甘油磷酸鈉、10-8M地塞米松(dexamethasone)和抗生素/抗真菌溶液。細(xì)胞在37°C的調(diào)濕氣氛(95%空氣，5%CO2)中培養(yǎng)。在80%融合率時(shí)，利用0.25%胰蛋白酶-ImMEDTA四鈉將細(xì)胞洗脫，以3xl04細(xì)胞/cm2的密度將細(xì)胞接種在機(jī)械加工過的或者酸蝕刻過的、經(jīng)過和未經(jīng)過紫外線處理的鈦圓片上。每三天更新培養(yǎng)介質(zhì)。遷移測(cè)定人MSCs往鈦表面的遷移利用雙室遷移測(cè)定儀(345-OMK，Trevigen公司出品，Gaithersburg,MD)0細(xì)胞被接種入在頂室內(nèi)的培養(yǎng)介質(zhì)中。一塊鈦圓片被置于底室的底部。在37°C下培養(yǎng)3小時(shí)后，細(xì)胞透過8μ孔徑的聚酯薄膜進(jìn)入底室的百分比利用全自動(dòng)定量繪圖酶標(biāo)儀在用鈣黃綠素-AM(CalCein-AM)染色后進(jìn)行分析。細(xì)胞附著，密度和增殖測(cè)定通過測(cè)量細(xì)胞在培育3小時(shí)和M小時(shí)后附著在鈦底物上的細(xì)胞量來評(píng)估初始的細(xì)胞附著。另外，繁殖的細(xì)胞以培養(yǎng)第2天和第5天時(shí)的細(xì)胞密度來定量。這些定量過程采用基于WST-I的比色法(colorimetry)(WST-1，RocheAppliedScience公司出品，Mannheim,Germany)進(jìn)行。培養(yǎng)池在37°C下用100μ1的四唑鐵鹽(tetrazoliumsalt,WST-1)試劑培育4小時(shí)。甲月替(formazan)產(chǎn)物的數(shù)量利用一臺(tái)ELISA酶標(biāo)儀在420nm處定量。細(xì)胞進(jìn)一步用鈣黃綠素-AM染色以在熒光顯微鏡下觀察確認(rèn)細(xì)胞密度的結(jié)果。細(xì)胞增殖活性通過DNA合成過程中的BrdU摻合來測(cè)量。在培養(yǎng)的第2天，將100μ1的IOOmMBrdU溶液(RocheAppliedScience公司出品，Mannheim，Germany)力口入到培養(yǎng)池中培育10小時(shí)。在用胰蛋白酶作用于細(xì)胞并且使DNAs變性之后，培養(yǎng)物與共軛有過氧化物酶的抗BrdU—起培育90分鐘，與四甲基聯(lián)苯胺(tetramethylbenzidine)反應(yīng)顯色。利用一臺(tái)ELISA酶標(biāo)儀(SynergyHT,BioTekhstruments公司出品，Winooski，VT)在370nm處測(cè)量吸光度。細(xì)胞形態(tài)學(xué)和形態(tài)測(cè)定法利用同焦點(diǎn)(Confocal)激光掃描顯微鏡來檢驗(yàn)人MSCs的形態(tài)學(xué)和細(xì)胞骨架排列。培養(yǎng)3小時(shí)后，細(xì)胞被固定在10%福爾馬林中，用一種熒光染料，若丹明毒傘素(rhodaminephalloidin)[肌動(dòng)蛋白絲紅色(actinfilamentredcolor)，MolecularftObes公司出品，OR]染色。培養(yǎng)物也用鼠的樁蛋白抗體(anti-paxillin)單克隆抗體(Abeam公司出品，Cambridge,ΜΑ)進(jìn)行免疫化學(xué)染色，接著加入異硫氰酸熒光素共軛17(FITC-conjugated)的抗鼠二抗體(anti-mousesecondaryantibody)(Abeam公司出品，Cambridge,ΜΑ)ο利用一臺(tái)圖像分析儀(ImageJ，NIH公司出品，Bethesda，ML)定量評(píng)定細(xì)胞面積、周長(zhǎng)和Feret直徑。培養(yǎng)3小時(shí)后，成骨細(xì)胞被固定在10%福爾馬林中，用熒光染料，DAPI(細(xì)胞核藍(lán)色，Vector公司出品，CA)和若丹明毒傘素(肌動(dòng)蛋白絲紅色，Molecularftx)beS公司出品，OR)染色。利用同焦點(diǎn)激光掃描顯微鏡來檢驗(yàn)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)和細(xì)胞骨架排列。利用一臺(tái)圖像分析儀(ImageJ，NIH公司出品，Bethesda,ML)定量評(píng)定細(xì)胞面積，周長(zhǎng)和Feret直徑。堿性磷酸酶(ALP)活性培養(yǎng)的成骨細(xì)胞的ALP活性通過基于培養(yǎng)物面積和基于比色法的測(cè)定來檢驗(yàn)。用Hanks溶液洗滌培養(yǎng)的成骨細(xì)胞兩次，在37°C下用含有0.9mM萘酚AS-MX磷酸鹽和1.8mM快速紅(fastred)TR(fastredTR)的120mM三羥甲基氨基甲烷緩沖液(pH8.4)培育30分鐘。利用圖像分析軟件(IamgePro-plus,MediaCybernetics公司出品，SilverSpring,MD,USA)計(jì)算出[(染色的面積/圓片全面積)xlOO](%)作為在染色圖像上的ALP陽性面積。對(duì)于比色法，培養(yǎng)物用ddH20淋洗，加入250μ1的磷酸對(duì)硝基苯酯(p-Nitrophenylphosphate)(LabAssayATP,WakoPureChemicals公司出品，Richmond,VA)在37°C下培育15分鐘。ALP活性以通過酶催化反應(yīng)釋放出的硝基酚的量來評(píng)估，利用一臺(tái)ELISA酶標(biāo)儀(SynergyHT,BioTekhstruments公司出品，ffinooski,VT)在405nm波長(zhǎng)處測(cè)量。礦化作用測(cè)定培養(yǎng)的成骨細(xì)胞的礦化作用能力通過礦化結(jié)節(jié)面積-和鈣比色法的測(cè)定來檢驗(yàn)。利用vonKossa染劑(vonKossastain)來肉眼觀測(cè)成骨細(xì)胞的礦化結(jié)節(jié)。培養(yǎng)物利用50%乙醇/18%甲醛溶液固定30分鐘。培養(yǎng)物用5%硝酸銀在紫外線照射下培育30分鐘。用ddH20洗滌培養(yǎng)物兩次，用5%硫代硫酸鈉(sodiumthiosulfate)培育2_5分鐘。礦化結(jié)節(jié)的面積被定義為[(染色的面積/圓片全面積)xlOO](%)，它利用圖像分析軟件(IamgePro-plus,MediaCybernetics公司出品，SilverSpring,MD,USA)來測(cè)量。用比色法檢測(cè)鈣的沉積時(shí)，用磷酸鹽緩沖溶液(PBQ洗滌培養(yǎng)物，在Iml的0.5M鹽酸溶液中輕搖下培育過夜。將該溶液在堿性介質(zhì)[鈣結(jié)合緩沖劑(CalciumBindingandBufferReagent)，Sigma公司出品，MLouis,M0]中與間甲酚酞氨羧絡(luò)合劑(o-cresolphthaleincomplexone)混合產(chǎn)生一種紅色的鈣-甲酚酞氨羧絡(luò)合物。顯色強(qiáng)度利用一臺(tái)ELISA酶標(biāo)儀(SynergyHT,BioTekhstruments公司出品，Winooski，VT)在575nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度。基因表達(dá)分析利用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行半定量分析。利用TRlzol(Invitrogen公司出品，Carlsbad，CA)和純化柱(RNeasy，Qiagen公司出品，Valencia,CA)提取培養(yǎng)物中的全部RNA。在脫氧核糖核酸酶I(DNAseI)處理后，利用MMLV逆轉(zhuǎn)錄酶(Clontech公司出品，Carlsbad,CA)在寡(dT)引物(Clontech公司出品，Carlsbad,CA)存在下進(jìn)行0.5μg的全部RNA的轉(zhuǎn)錄。采用前邊設(shè)定的引物設(shè)計(jì)和PCR條件，利用iTaqDNA聚合酶(EXTaq,Takara公司出品，Madison,WN)進(jìn)行PCR反應(yīng)以檢測(cè)膠原I(collagenI)，骨橋蛋白(osteopontin)，和骨鈣蛋白(osteocalcin)mRNA。在用溴化3，8_二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鐺(ethidiumbromide)染色的1.5%瓊脂糖凝膠上用肉眼檢驗(yàn)PCR產(chǎn)物。在紫外線下檢測(cè)和定量帶強(qiáng)度并且參考GAPDHmRNA歸一化。手術(shù)利用吸入1-2%異氟烷(isoflurane)對(duì)8周大雄性Sprague-Dawley鼠實(shí)施麻醉。在它們的腿部被刮毛和用10%聚維酮碘(providone-iodine)溶液擦洗后，通過皮膚切口和肌肉切開小心地將股骨的末梢部分暴露出來。選擇末梢股骨的平面放置種植體。在離開股骨末端邊緣9mm處準(zhǔn)備好種植體的部位，利用0.8mm圓鉆打洞和擴(kuò)孔鉆(reamers，#IS0090和100)增大。利用無菌等滲鹽水溶液大量沖洗以冷卻和清潔。股骨的每一側(cè)放置一個(gè)圓柱形種植體。然后一層層地(inlayers)關(guān)閉手術(shù)部位。肌肉和皮膚分別用可吸收的縫合線縫合。加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)校長(zhǎng)的(Chancellor's)動(dòng)物研究委員會(huì)批準(zhǔn)了該草案，所有的實(shí)驗(yàn)都按照美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)動(dòng)物研究的指南進(jìn)行。種植體生物力學(xué)推入試驗(yàn)采用種植體生物力學(xué)推入試驗(yàn)(biomechanicalpush-intest)來評(píng)估骨-種植體整合的生物力學(xué)強(qiáng)度，該試驗(yàn)在別處另有描述。采集含有圓柱形種植體的股骨，將種植體水平的頂部表面植入自動(dòng)聚合樹脂中。利用微型CT確認(rèn)該種植體在其邊上和底部沒有皮質(zhì)骨(corticalbone)的支托。采用裝有2000N負(fù)載傳感器(loadcell)和推桿(pushingrod)(直徑=0.8mm)的試驗(yàn)機(jī)(Instron5544electro_mechanical測(cè)試系統(tǒng)，Instron公司出品，Canton，·)以lmm/分鐘的十字頭速度給種植體垂直向下加載。通過測(cè)量負(fù)載-位移曲線的峰值來確定推入值。組織學(xué)制備(Histologicalpreparation)采集含有酸蝕刻過的種植體并在4°C下固定在10%緩沖的福爾馬林中2周。樣品在升序醇(anascendingseriesofalcohol)漂洗中被脫水并埋在光固化環(huán)氧樹脂(light-curingepoxyresin)(Technovit7200VLC,HereausKulzer公司出品，Wehrheim,Germany)中不發(fā)生脫鈣作用(decalcification)。被埋起來的樣品沿著垂直于圓柱形種植體經(jīng)軸的方向上離種植體頂端0.5mm的部位被鋸開。利用磨削系統(tǒng)(ExaktApparatebau公司出品，Norderstedt,Germany)將樣品磨成30μm厚。截面用Goldner三鉻染劑(Goldner，strichrome)染色，通過光學(xué)顯微鏡來觀察。組織形態(tài)計(jì)量(Histomorphometry)采用裝在計(jì)算機(jī)顯示器上的一個(gè)放大40倍的透鏡和一個(gè)虹變焦距鏡頭來進(jìn)行基于計(jì)算機(jī)的組織形態(tài)計(jì)量學(xué)的測(cè)量(ImagePro-plus,MediaCybernetics公司出品，SilverSpring，MD)。為了詳細(xì)鑒定組織結(jié)構(gòu)，顯微鏡放大倍數(shù)最高用到400倍。我們以前建立了區(qū)分與種植體有關(guān)的骨頭和與非種植體有關(guān)的骨頭的種植體組織形態(tài)計(jì)量。根據(jù)這種方法，種植體周圍的組織被分成如下的兩個(gè)區(qū)域(i)近程區(qū)(proximalzone)，種植體表面50μm以內(nèi)的周圍區(qū)域；和(ii)遠(yuǎn)程區(qū)(distantzone)，離開種植體50μm至200μm的周圍區(qū)域。分析了以下的參數(shù)骨-種植體接觸(<%)=(骨-種植體接觸的總長(zhǎng)度)/(種植體的周長(zhǎng))x100，式中骨-種植體接觸被定義為骨組織位于種植體表面20μm以內(nèi)的界面，沒有任何軟組織的插入。近程區(qū)的骨體積(％)=(近程區(qū)中的骨面積)/(近程區(qū)面積)x100。遠(yuǎn)程區(qū)的骨體積(％)=(遠(yuǎn)程區(qū)中的骨面積)/(遠(yuǎn)程區(qū)面積)x100。軟組織插入(％)=(插在骨與種植體之間的軟組織的總長(zhǎng)度)/(種植體周圍的骨的總長(zhǎng)度)xl00。統(tǒng)計(jì)分析除了需要10個(gè)細(xì)胞樣品來用細(xì)胞形態(tài)學(xué)的評(píng)估，3個(gè)樣品用于細(xì)胞培養(yǎng)研究。進(jìn)行雙向ANOVA(方差分析)來檢驗(yàn)培養(yǎng)時(shí)間和不同老化時(shí)間，經(jīng)或者未經(jīng)紫外線處理的鈦表面的效果。如果需要的話，通過事后比較檢驗(yàn)(post-hocBonferronitest)來檢驗(yàn)新近加工的表面，老化4周的表面和紫外線處理過的老化4周的表面之間的差異；ρ<0.05被認(rèn)為在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是顯著的。如果在僅僅一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上有數(shù)據(jù)可用，則采用單向ANOVA來確定實(shí)驗(yàn)組之間的差異。也采用T-檢驗(yàn)來確定未經(jīng)處理過的對(duì)照組與紫外線處理過的組之間的差異。檢驗(yàn)了白蛋白吸附和細(xì)胞附著，與碳的原子百分比和水的接觸角，之間的相關(guān)性，通過最小均方差近似法(least-squaresmeanapproximation)確定了回歸公式。結(jié)果1.蛋白在新加工的和紫外線處理過的鈦表面上的吸附加速和增強(qiáng)雙向ANOVA顯示在被測(cè)試的實(shí)驗(yàn)組別中白蛋白的吸附有顯著的變化(ρ<0.01；圖1A)新加工的酸蝕刻表面(加工后立即)，老化4周的表面(即儲(chǔ)藏了4周)，紫外線處理過的老化4周的表面。培育2小時(shí)后，培養(yǎng)物中僅10%左右的培育的白蛋白被吸附在老化4周的鈦表面上，而約60%的白蛋白被吸附在新鮮的表面上(ρ<0.01；Bonferroni)0即使培育72小時(shí)后，老化4周的表面上吸附的白蛋白量要比新鮮表面少40%(ρ<0.01)。在培育2小時(shí)和M小時(shí)后，紫外線處理過的老化4周的表面上白蛋白的吸附水平與新鮮表面的相當(dāng)，培育72小時(shí)后則顯示出更高的水平(ρ<0.05)。2.干細(xì)胞遷移(migration)和在新加工的和紫外線處理過的鈦表面上的附著增強(qiáng)人體間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymalstemcells,MSCs)遷移穿過8μπι孔的數(shù)目在不同的培養(yǎng)條件下發(fā)生顯著的變化(P<0.01，單向ANOVA；圖1Β)。在3小時(shí)的培育時(shí)間內(nèi)，向老化4周的表面遷移的細(xì)胞數(shù)是在新加工的表面上所觀察到的數(shù)目的50%，是在紫外線處理過的老化4周的表面上所觀察到的數(shù)目的25%(ρ<0.01)。紫外線處理過的老化4周的表面顯示出的細(xì)胞遷移要比新鮮表面的高2倍(ρ<0.01)。附著在鈦表面上的人體間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)數(shù)目按照以下的順序遞增紫外線處理過的老化4周的表面>新加工的表面>老化4周的表面(ρ<0.01，雙向ANOVA；圖1C)。附著在老化4周的表面上的細(xì)胞數(shù)目要比新加工的表面上的少50%。在對(duì)個(gè)小時(shí)的時(shí)候，紫外線處理過的老化4周的表面上的細(xì)胞附著本質(zhì)地高于(超過120%)新加工的表面(P<0.01)。3.細(xì)胞在新加工的和紫外線處理過的鈦表面上的加速鋪開和細(xì)胞骨架發(fā)育肌動(dòng)蛋白絲(actinfilament)染色(若丹明毒傘素)的人體MSCs在3小時(shí)培育后，低放大倍數(shù)攝取的圖像顯示出在紫外線處理過的老化4周的表面上的細(xì)胞數(shù)目最多，在老化4周的表面上最少，證實(shí)了來自細(xì)胞附著測(cè)定的結(jié)果(圖2A)。肌動(dòng)蛋白染色的高放大倍數(shù)圖像揭示了，隨著細(xì)胞在多個(gè)方向上鋪開的過程，在新加工的和紫外線處理過的鈦表面上細(xì)胞明顯地變大，而在老化4周的表面上細(xì)胞維持圓形，細(xì)胞骨架少有發(fā)育。在新加工的和紫外線處理過的老化4周的表面上的細(xì)胞中觀察到加強(qiáng)定位的樁蛋白(paxillin)，一種調(diào)節(jié)細(xì)胞附著和粘附的蛋白質(zhì)。尤其是，在紫外線處理過的老化4周的表面上的細(xì)胞中觀察到濃密的細(xì)胞質(zhì)陽性染色。面積、周長(zhǎng)、以及Feret直徑的組織形態(tài)計(jì)量(Cytomorphometric)測(cè)定證實(shí)了在這三種鈦表面上這些參數(shù)有顯著的差異(AN0VA，p<0.01；圖2B)。對(duì)于新加工的和紫外線處理過的老化4周的表面，這些參數(shù)要比老化4周的表面大5-8倍(Bonferroni，ρ<0.01)。在新加工的和紫外線處理過的表面之間并無顯著差異。4.新加工的和紫外線處理過的鈦表面上的體內(nèi)骨-鈦整合的增強(qiáng)在體內(nèi)建立起種植體的固定是決定鈦種植體作為一種承載負(fù)荷裝置的臨床能力最重要因素。鈦種植體在體內(nèi)的穩(wěn)定性是通過確認(rèn)在鼠模型中的種植體推入試驗(yàn)來檢驗(yàn)。圓柱形的種植體被置于鼠的股骨內(nèi)。通過鼠的體內(nèi)模型推入值測(cè)量的骨-鈦整合強(qiáng)度在愈合第2周的早期階段，與老化4周的表面相比，新加工的和紫外線處理過的表面分別要高2.8倍和3倍(ρ<0.01；圖3)。圖3顯示出，通過生物力學(xué)推入試驗(yàn)評(píng)估出與老化4周的表面相比，新加工的和紫外線處理過的酸蝕刻表面具有增強(qiáng)的骨-鈦整合。5.新加工的鈦和紫外線處理過的帶正電荷的鈦表面吸引蛋白質(zhì)圖4Α顯示出白蛋白在介質(zhì)不同的ρΗ條件下制備的鈦表面上的吸附。在ρΗ7時(shí)吸附在未經(jīng)處理的老化4周的鈦表面上的白蛋白有限數(shù)量為10-15%。這是一個(gè)根據(jù)事實(shí)可以預(yù)見得到的結(jié)果，通?？梢缘玫降拟伇砻嬉约鞍椎鞍自谶@個(gè)生理PH條件下都是帶負(fù)電荷的，這就阻止了鈦-白蛋白的相互作用。只有當(dāng)用二價(jià)陽離子，像CaCl2在白蛋白培育之前處理老化4周的表面才會(huì)增加白蛋白的吸附。這可以解釋當(dāng)二價(jià)鈣離子沉積在帶一價(jià)負(fù)電荷的鈦表面時(shí)，它起到了在帶負(fù)電荷的白蛋白分子與鈦表面之間的橋連作用。相反，如前所述，在ρΗ7時(shí)與老化4周的表面相比，新加工的表面和紫外線處理過的表面表現(xiàn)出>35%或者>55%的高吸附率(ρ<0.01；圖4Α中未經(jīng)處理的組別)。但是，在制備的PH3的介質(zhì)中，在這些表面上的白蛋白吸附就像在老化4周的表面上一樣的低。已知由于白蛋白的等電點(diǎn)PH值為4.7-4.9，白蛋白經(jīng)歷了中性-堿性過渡；在較低ρΗ值，像ρΗ3時(shí)變成了帶正電荷；而在高ρΗ值，像ρΗ7時(shí)，白蛋白經(jīng)歷了中性-酸性過渡，變成了帶負(fù)電荷。這些表明，新加工的和紫外線處理過的鈦表面帶正電荷，根據(jù)周圍環(huán)境的PH值表現(xiàn)出不同的吸引白蛋白的特性。這些表面帶正電荷的性質(zhì)被一些試驗(yàn)進(jìn)一步地證實(shí)，這些試驗(yàn)顯示出，利用一價(jià)陰離子，像NaCl和CaCl2溶液處理這些表面，中和這些表面上存在的正電荷，結(jié)果與未經(jīng)處理的老化4周表面的基線水平相比，白蛋白的吸附?jīng)]有增加。在用這些離子處理之后，新加工的和紫外線處理過的鈦表面能夠維持帶正電荷，并且即使在PH3時(shí)仍能保持低的表面碳水平。這表明表面正電荷在調(diào)節(jié)鈦表面的生物活性中，像蛋白質(zhì)吸附、取代超親水性的效果、以及碳水平，起到了支配性的作用。6.新加工的鈦和紫外線處理過的帶正電荷的鈦表面吸引細(xì)胞圖4Β顯示出人體間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)在以如圖4Α相同方法制備的各種鈦表面上的附著量。該實(shí)驗(yàn)是在生理ρΗ7條件下進(jìn)行的。預(yù)期到由于都帶負(fù)電荷的鈦表面與細(xì)胞之間的斥力的緣故，附著在老化4周表面上的細(xì)胞量是有限的。相反，附著在新加工的和紫外線處理過的老化表面上的細(xì)胞數(shù)目高于附著在老化4周表面上的細(xì)胞數(shù)目。在這些表面用陰離子，像Cl-處理之后，附著在新加工的和紫外線處理過的老化表面上的細(xì)胞數(shù)目下降到未經(jīng)處理的老化4周表面上的基線水平?？紤]到生物細(xì)胞帶負(fù)電荷的已知事實(shí)，它證實(shí)了新加工的和紫外線處理過的鈦表面是帶正電荷的，因而造成了增強(qiáng)的細(xì)胞-鈦相互作用。即使在pH3的條件下和經(jīng)了這些離子的處理之后，新加工的和紫外線處理過的鈦表面仍然能夠維持帶正電荷和低水平的表面碳。這表明了表面正電荷支配性地調(diào)節(jié)著鈦表面的生物活性，像蛋白質(zhì)吸附、取代超親水性的效果、以及碳水平。蛋白質(zhì)和細(xì)胞附著在鈦表面的機(jī)理如圖5所述。圖片的左邊(老化的鈦)顯示出發(fā)生在鈦表面周圍的機(jī)理。在該機(jī)理中，細(xì)胞的附著必須通過二價(jià)陽離子，像Ca2+的橋連以吸附帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)，繼而借助蛋白質(zhì)的RGD序列來吸附細(xì)胞。同時(shí)注意到一價(jià)陽離子，像Na+和K+的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合阻擋了鈦表面上結(jié)合Ca2+的陰離子部位。結(jié)果，能夠附著到鈦表面的細(xì)胞總數(shù)受到了限制。右邊的機(jī)理(新鮮的或者經(jīng)紫外線處理的鈦)呈現(xiàn)出根據(jù)本試驗(yàn)的結(jié)果的一種新穎機(jī)理，其中，鈦表面從排斥細(xì)胞轉(zhuǎn)化成吸引細(xì)胞。由于新加工的和紫外線處理過的表面所帶的靜電正電荷，帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)和細(xì)胞直接附著在鈦表面上無需二價(jià)陽離子的幫助，結(jié)果造成更多數(shù)量的細(xì)胞附著在表面上。7.新加工的鈦和紫外線處理過的鈦表面與蛋白質(zhì)和細(xì)胞的高度親和性的普遍性除了酸蝕刻的鈦表面外，檢驗(yàn)了機(jī)械加工過的鈦表面和噴砂處理過的鈦表面是否有可能具有新加工的表面和紫外線處理過的表面的優(yōu)勢(shì)(圖6A)。與新加工的表面相比，老化4周的表面顯示出的白蛋白吸附僅有各相應(yīng)表面組別的20-45%。紫外線處理過的老化4周的鈦表面將吸附率提高到等同于通過機(jī)械加工的新加工表面吸附率的水平，或者高于通過噴砂處理的新加工表面吸附率的水平(P<0.05)。發(fā)現(xiàn)纖連蛋白的吸附率有著相同的趨勢(shì)(圖6B)。對(duì)所有三種測(cè)試的表面形貌，吸附率升高的順序是紫外線處理過的老化4周的鈦>新加工的鈦>老化4周的鈦(ρ<0.01)。利用機(jī)械加工過的鈦來測(cè)定骨-鈦整合在體內(nèi)的完成。紫外線處理過的機(jī)械加工表面在愈合的第2周和第4周表現(xiàn)出骨-鈦整合強(qiáng)度的顯著提高((ρ<0.05；圖6C)。這些結(jié)果表明對(duì)于不同類型的表面加工方式，新加工的和紫外線處理過的鈦表面生物優(yōu)勢(shì)是普遍的，而且對(duì)于不同的蛋白質(zhì)都是有效的。8.鈦的光生超親水性(superhydrophilicity)在用紫外線處理鈦圓片48小時(shí)后，水滴的接觸角(對(duì)于機(jī)械加工的和酸蝕刻表面分別為53.5°和88.4°)驟然跌至0°，說明憎水表面被轉(zhuǎn)化成了超親水表面(圖7A)。在酸蝕刻表面上超親水性的產(chǎn)生則更為迅速。酸蝕刻表面需要1小時(shí)的紫外線照射，而機(jī)械加工的表面則需要48小時(shí)(圖7A)。在紫外線照射48小時(shí)后，酸蝕刻表面的超親水性持續(xù)了更長(zhǎng)的時(shí)間，水的0°接觸角在黑暗中維持了7天(圖7B)。而另一方面，機(jī)械加工的表面的超親水性立即開始消失。9.鈦的紫外線增強(qiáng)的蛋白質(zhì)吸附能力對(duì)于兩種表面類型(機(jī)械加工的和酸蝕刻的)，紫外線處理都使白蛋白和纖連蛋白的吸附加速(圖7C，D)。例如，鈦表面上的白蛋白的吸附率，以前在培育2個(gè)小時(shí)后是22<10%，而在紫外線處理48小時(shí)后提高至50-60%(p<0.01)(圖7C)。對(duì)于兩種蛋白質(zhì)，在酸蝕刻的表面上紫外線增強(qiáng)的效果要大于在機(jī)械加工的表面上的效果(P<0.01)。即使培育M個(gè)小時(shí)后，這些吸附在未處理過的表面上的蛋白質(zhì)的量少于在紫外線處理過的表面上所發(fā)現(xiàn)的，表明紫外線處理加速和增加了蛋白質(zhì)的吸附約100%(圖7C，D)。10.增強(qiáng)成骨細(xì)胞在紫外線處理過的鈦上的附著對(duì)于機(jī)械加工的和酸蝕刻的表面，培育3個(gè)小時(shí)后，附著在紫外線處理過的表面上的細(xì)胞數(shù)目比附著在未經(jīng)處理的對(duì)照表面上的多3-5倍(圖7E)。即使在M小時(shí)之后，紫外線誘導(dǎo)的在細(xì)胞附著上的優(yōu)勢(shì)仍然存在。11.生物效應(yīng)對(duì)紫外線劑量的依賴性為了確認(rèn)紫外線促進(jìn)的蛋白質(zhì)吸附和成骨細(xì)胞附著，測(cè)量了蛋白質(zhì)吸附和成骨細(xì)胞附著對(duì)紫外線劑量的依賴性。酸蝕刻鈦表面接受不同時(shí)間段的直至48小時(shí)的紫外線照射。紫外線劑量各不相同地影響蛋白質(zhì)的吸附和成骨細(xì)胞的附著(圖7F，G)。白蛋白吸附率的提高很快，紫外線照射1小時(shí)后接著就飽和了。隨著紫外線照射時(shí)間的增加直至48小時(shí)，細(xì)胞附著率連續(xù)地顯著提高(P<0.01)。12.成骨細(xì)胞在紫外線處理過的鈦上容易鋪開，強(qiáng)化了增殖接種3小時(shí)后，成骨細(xì)胞在對(duì)照的機(jī)械加工鈦表面上的鋪開和細(xì)胞骨架發(fā)育沿著機(jī)械加工過程的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡顯得各向同性。在這些細(xì)胞中很少開展細(xì)胞的各過程。相反，在紫外線處理過的機(jī)械加工表面上的細(xì)胞表現(xiàn)出在多個(gè)方向上發(fā)展的類似philopodia(philopodia-1ike)的細(xì)胞過程(圖8A中的圖像)。細(xì)胞顯然要比未經(jīng)處理的酸蝕刻表面上的大，細(xì)胞各過程擴(kuò)展的程度要比未經(jīng)處理的酸蝕刻表面上的高。細(xì)胞的面積、周長(zhǎng)、以及Feret直徑的形態(tài)計(jì)量測(cè)定顯示出對(duì)紫外線處理過的鈦表面，這些參數(shù)值較高(圖8A中的直方圖)。對(duì)于機(jī)械加工的和酸蝕刻的表面類型，在培養(yǎng)的第2天和第5天，在紫外線處理過的鈦表面上的細(xì)胞密度始終高于未處理過的表面上的細(xì)胞密度(圖8B中的直方圖)，這與鈣黃綠素染色后的細(xì)胞熒光圖像是一致的。在培養(yǎng)的第2天，紫外線處理過的表面的每單位細(xì)胞(percell)的BrdU摻合較高，確認(rèn)了成骨細(xì)胞增殖的提高(圖8C)。13.在紫外線處理過的鈦上的成骨細(xì)胞表型增強(qiáng)在第10天，與相應(yīng)的對(duì)照表面相比，在紫外線處理過的機(jī)械加工的和酸蝕刻的表面上，培養(yǎng)物中兩倍以上的面積是ALP陽性的(圖9A頂上的圖像和左下方的直方圖)。此外，ALP活性，其為可選定量的以及通過細(xì)胞的數(shù)目來標(biāo)準(zhǔn)化的，在紫外線處理過的鈦表面上是顯著地比別的高(圖9A右下方的直方圖)。在培養(yǎng)的第14天和第28天，通過vonKossa染色測(cè)定的礦化結(jié)節(jié)面積也是在紫外線處理過的鈦表面上比別的大。這個(gè)效應(yīng)在酸蝕刻表面上更為顯著，在第14天表現(xiàn)出提高了120%(圖9B頂上的圖像和左下方的直方圖)?？偟拟}沉積結(jié)果與vonKossa結(jié)果一致(圖9B下方的直方圖)。RT-PCR分析顯示在整個(gè)培養(yǎng)期間內(nèi)，膠原I、骨橋蛋白、和骨鈣蛋白的表達(dá)在經(jīng)與未經(jīng)紫外線處理的培養(yǎng)物之間是相似的，或者在某些時(shí)間點(diǎn)上，在經(jīng)紫外線處理過的表面上往上調(diào)整<30%(圖9C，D)。14.紫外線增強(qiáng)的體內(nèi)種植體固定紫外線處理過的機(jī)械加工表面和酸蝕刻表面在愈合早期第2周時(shí)，由推入值估量的骨-鈦整合強(qiáng)度分別提高了1.8倍和3.1倍(圖10)。在愈合的后期(第4周)，對(duì)于機(jī)械加工表面和酸蝕刻表面，紫外線處理過的種植體的骨內(nèi)整合(osseointegration)強(qiáng)度保持它們的優(yōu)勢(shì)，分別比未經(jīng)過紫外線處理的種植體高50%和60%。15.在紫外線處理過的種植體周圍的骨形態(tài)發(fā)生(morphogenesis)在第2周，在對(duì)照種植體和紫外線處理過的酸蝕刻種植體上離開種植體表面較遠(yuǎn)些的區(qū)域，都形成有一種編織的、發(fā)育不全的形貌(圖IlA和B)。在檢查與種植體表面鄰接的區(qū)域時(shí)，發(fā)現(xiàn)了在這兩種種植體之間的骨形態(tài)(osteomorphogenic)的差異。在紫外線處理過的種植體周圍出現(xiàn)了更廣泛的骨形成(圖11E，F(xiàn))。另一個(gè)顯著的差異是軟組織插入的程度。在未經(jīng)處理的對(duì)照種植體周圍，一些骨組織伴隨有軟組織插在骨與種植體之間(圖111)，而這在紫外線處理過的種植體周圍是很少觀察到的(圖11J)。在第4周，未經(jīng)處理的對(duì)照比表面的一些部分仍然呈現(xiàn)出纖維性的結(jié)締組織插在骨與種植體之間(圖11C，G，K)，而紫外線處理過的種植體幾乎完全被直接沉積上去的骨所包圍(圖11D，H，L)。骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)揭示了紫外線處理過的酸蝕刻種植體的骨-種植體接觸百分比始終高于對(duì)照種植體(第2周時(shí)為2.5倍，第4周時(shí)為1.9倍)(圖11M)。紫外線處理過的表面的骨-種植體接觸百分比為98.2%?？恐N植體表面的近程區(qū)，骨體積也始終是紫外線處理過的種植體高于對(duì)照種植體的(圖11N)，而在遠(yuǎn)程區(qū)的骨體積則沒有紫外線誘導(dǎo)的差異，表明紫外線增強(qiáng)的骨增殖是特異性地針對(duì)鄰接種植體表面的區(qū)域(圖110)。注意到紫外線處理顯著地降低了軟組織插入的百分比(圖IIP)。紫外線處理過的表面幾乎完全阻斷了軟組織在第4周時(shí)插入到骨-種植體界面上，而在第2周和第4周時(shí)在未經(jīng)處理的表面周圍，有高于20%的骨牽涉到軟組織在鈦界面的插入。16.鈦上的碳元素與其對(duì)成骨細(xì)胞和蛋白質(zhì)吸引的逆相關(guān)XRD分析顯示機(jī)械加工和酸蝕刻的表面在25°和都未顯示出衍射峰，而這兩個(gè)峰在銳鈦礦和金紅石型Ti02晶體的衍射圖譜中是典型可見的。它們顯示的只是歸咎于鈦原子所產(chǎn)生的衍射圖譜(圖12A)。但是，兩種鈦圓片的UV-VIS吸收?qǐng)D譜顯示在300-350nm有吸收帶(圖12B)。酸蝕刻表面的吸收邊沿位于比機(jī)械加工表面的吸收邊沿稍長(zhǎng)的波長(zhǎng)區(qū)域。對(duì)于兩種鈦表面，X射線光電子能譜(XPS)圖譜都顯示出Ti2p，OIs和CIs峰，但是沒有其他峰，表明除了這些元素之外沒有雜質(zhì)的污染(圖12C)。Ti2p窄譜顯示了在約458.5eV處一個(gè)清晰的2p3/2峰，在低能量區(qū)沒有肩峰(圖12D)。與機(jī)械加工表面相比，酸蝕刻表面上的2p3/2峰稍微位移到更高的角度。對(duì)酸蝕刻的鈦表面進(jìn)行了化學(xué)分析以辨認(rèn)哪些因素造成了生物活性的增強(qiáng)。XPS圖譜顯示隨紫外線照射時(shí)間的增加，CIs峰減小，而Ti2p和OIs峰增大(圖12E，F(xiàn)，G)。尤其是在約288eV處的一個(gè)歸因于強(qiáng)烈吸附在Ti02表面的含氧烴類的肩峰消失了。隨著紫外線的照射直至48小時(shí)，碳的原子百分比從>50%持續(xù)減少至<20%(圖12H)。最小均方差近似法產(chǎn)生了碳的原子百分比與吸附在鈦表面上的白蛋白數(shù)量之間的線性逆相關(guān)，其可決系數(shù)(coefficientofdetermination)越高(R2=0.930)；鈦表面上的碳越少，吸附在該表面上的白蛋白就越多(圖121)。成骨細(xì)胞附著率產(chǎn)生了不同樣式的回歸曲線；隨著碳的逐步除去，它呈指數(shù)地提高(圖12J)。接觸角與白蛋白吸附率或者細(xì)胞附著率并無顯著的相關(guān)關(guān)系(圖12K，L)。2417.有效地將UVA和UVC組合起來產(chǎn)生表面正電荷并吸引細(xì)胞如圖13所示，與僅使用UVA或者僅使用UVC相比，將UVA和UVC光源一起使用時(shí)，細(xì)胞附著的數(shù)量最大。參考t獻(xiàn)1.Campion，Ε.W.，Jette，Α.Μ.，Cleary,P.D.&Harris，B.A.Hipfracture:aprospectivestudyofhospitalcourse,complications,andcosts.JGenInternMed2,78-82(1987).2.Guccione，A.A.，F(xiàn)agerson，T.L.&Anderson，J.J.Regainingfunctionalindependenceintheacutecaresettingfollowinghipfracture.PhysTher76,818-26(1996).3.Bhandari,M.etal.Predictorsofin-hospitalmortalityfollowingoperativemanagementofhipfractures.IntJSurgInvestig1，319-26(1999)·4.Melton，LJ.，3rdetal.Fracturesattributabletoosteoporosis:reportfromtheNationalOsteoporosisFoundation.JBoneMinerRes12，16-23(1997)·5.Espehaug，B.，F(xiàn)urnes,0.，Havelin,LL，Engesaeter,LB.&Vollset，S.E.Thetypeofcementandfailureoftotalhipreplacements.JBoneJointSurgBr84，832-8(2002).6.Hudson,J.I.etal.Eight-yearoutcomeassociatedwithclinicaloptionsinthemanagementoffemoralneckfractures.ClinOrthopRelatRes，59-66(1998)·7.Lu-Yao,G.L，Keller，R.B.，Littenberg，B.&Wennberg,J.E.Outcomesafterdisplacedfracturesofthefemoralneck.Ameta-analysisofonehundredandsixpublishedreports.JBoneJointSurgAm76，15-25(1994)·8.Tidermark，J.，Ponzer,S.，Svensson,0.，Soderqvist,Α.&Tornkvist,H.Internalfixationcomparedwithtotalhipreplacementfordisplacedfemoralneckfracturesintheelderly.Arandomised，controlledtrial.JBoneJointSurgBr85,380-8(2003).9.Ravikumar，K.J.&Marsh，G.Internalfixationversushemiarthroplastyversustotalhiparthroplastyfordisplacedsubcapitalfracturesoffemur-13yearresultsofaprospectiverandomisedstudy.Injury31，793-7(2000)·10.Tidermark,J.，Zethraeus，N.，Svensson,0.，Tornkvist，H.&Ponzer,S.Qualityofliferelatedtofracturedisplacementamongelderlypatientswithfemoralneckfracturestreatedwithinternalfixation.2002.JOrthopTrauma17,S17-21(2003).11.LeGeros,R.Z.&Craig,R.G.Strategiestoaffectboneremodelingosteointegration.JBoneMinerRes8Suppl2，S583-96(1993)·12.Puleo,D.A.&Nanci,A.Understandingandcontrollingthebone-implantinterface.Biomaterials20，2311-21(1999).13.Pilliar，R.M.Cementlessimplantfixation-towardimprovedreliability.OrthopClinNorthAm36,113-9(2005).14.Ozawa,S.etal.Ovariectomyhinderstheearlystageofbone-implantintegration:histomorphometric，biomechanical，andmolecularanalyses.Bone30，137-43(2002).15.Yamazaki,M.etal.Bonereactionstotitaniumscrewimplantsinovariectomizedanimals.OralSurgOralMedOralPatholOralRadiolEndod87，411-8(1999).16.Takeshita，F(xiàn).，Murai，K.，Ayukawa,Y.&Suetsugu,Τ.Effectsofagingontitaniumimplantsinsertedintothetibiaeoffemaleratsusinglightmicroscopy,SEM,andimageprocessing.JBiomedMaterRes34，1-8(1997)·17.Zhang，H.，Lewis,C.G.，Aronow，M.S.&Gronowicz,G.A.Theeffectsofpatientageonhumanosteoblasts'responsetoTi_6Al_4Vimplantsinvitro.JOrthopRes22,30-8(2004).18.Geertman，M.E.etal.Two-centerclinicaltrialofimplant-retainedmandibularoverdenturesversuscompletedentures-chewingability.CommunityDentOralEpidemiol24，79-84(1996)·19.Carlsson,G.E.&Lindquist,L.W.Ten-yearlongitudinalstudyofmasticatoryfunctioninedentulouspatientstreatedwithfixedcompletedenturesonosseointegratedimplants.IntJProsthodont7,448-53(1994).20.Pera，P.，Bassi，F(xiàn).，Schierano,G.，Appendino,P.&Preti，G.Implantanchoredcompletemandibulardenture!evaluationofmasticatoryefficiency,oralfunctionanddegreeofsatisfaction.JOralRehabil25，462-7(1998)·21.vanKampen,F.M.，vanderBilt，A.，Cune,Μ.S.，F(xiàn)ontijn-Tekamp，F(xiàn).Α.&Bosnian，F(xiàn).Masticatoryfunctionwithimplant-supportedoverdentures.JDentRes83,708-11(2004).22.Nowjack-Raymer,R.E.&Sheiham，A.AssociationofedentulismanddietandnutritioninUSadults.JDentRes82,123-6(2003).23.Heydecke,G.，McFarland,D.H.，F(xiàn)eine,J.S.&Lund,J.P.Speechwithmaxillaryimplantprostheses:ratingsofarticulation.JDentRes83，236-40(2004).24.Melas,F.，Marcenes，W.&Wright,P.S.Oralhealthimpactondailyperformanceinpatientswithimplant-stabilizedoverdenturesandpatientswithconventionalcompletedentures.IntJOralMaxillofacImplants16，700-12(2001)·25.vanSteenberghe,D.,Jacobs,R.,Desnyder,M.，Maffei，G.&Quirynen，M.Therelativeimpactoflocalandendogenouspatient-relatedfactorsonimplantfailureuptotheabutmentstage.ClinOralImplantsRes13，617-22(2002)·26.Nevins，M.L，Karimbux,N.Y.，Weber,H.P.，Giannobile，W.V.&Fiorellini，J.P.Woundhealingaroundendosseousimplantsinexperimentaldiabetes.IntJOralMaxillofacImplants13，620-9(1998).27.Doundoulakis，J.H.，Eckert，S.E.，Lindquist，C.C.&Jeffcoat，M.K.Theimplant-supportedoverdentureasanalternativetothecompletemandibulardenture.JAmDentAssoc134,1455-8(2003).28.Annualindustryreport.USmarketsfordentalimplants:Executivesummary.ImplantDent12,108-111(2003).29.Ellingsen，J.E.AstudyonthemechanismofproteinadsorptiontoTi02.Biomaterials12，593-6(1991).30.Klinger，A.，Steinberg，D.，Kohavi，D.&SeIa,M.N.Mechanismofadsorptionofhumanalbumintotitaniuminvitro.JBiomedMaterRes36，387-92(1997)·31.Ogawa,T.etal.Biomechanicalevaluationofosseousimplantshavingdifferentsurfacetopographiesinrats.JDentRes79，1857-63(2000)·32.RayNF,ChanJK,ThamerM，MeltonLJ,3rd.MedicalexpendituresforthetreatmentofosteoporoticfracturesintheUnitedStatesin1995:reportfromtheNationalOsteoporosisFoundation.JBoneMinerRes1997；12:24-35.33.JonesLC，HungerfordDS.Cementdisease.ClinOrthopRelatRes1987192-206.34.EspehaugB，F(xi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