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Ti-6Al-4V合金作为生物材料在骨科领域得到了广泛的应用。其作为人工关节假体等骨科植入物,必须实现植入体与软硬组织界面产生良好的界面结合(机械锁合、生物锁合、骨整合)才能发挥作用,这就要求其具有良好的生物相容性。钛系生物材料的生物相容性,不仅与材料表面的物理和化学性能有关,还与材料表面形貌密切相关。近年来,生物材料的表面微观形貌是研究的一个热点问题。很多研究都证实材料表面图案化及表面粗糙程度是影响细胞生物学行为的重要因素。但这些研究没有深入地阐述不同表面粗糙度对细胞生物学行为的影响。因此,深入研究表面粗糙度对成骨细胞黏附、增殖及分化的影响,能够优化钛系生物医用植入体的表面形貌,为钛系生物医用材料表面细胞吸附和钛合金的表面图案化技术提供理论依据。本文讨论了细胞在材料表面黏附的机理,粗糙度影响细胞黏附和增殖的数学模型。细胞—表面相互作用,其实质是指细胞和表面结合蛋白(或其他生物分子)的相互作用,整合素是介导细胞与底物黏附的主要膜蛋白家族。利用抛光的方法加工Ti-6Al-4V表面,并利用激光共聚焦显微镜对其进行粗糙度的测量和形貌观察,得到钛片表面粗糙度范围在0.3μm-1.8μm,且其表面为有一定规律的沟槽结构。将MC3T3小鼠成骨细胞进行解冻和传代培养;进行细胞接种实验,分别运用MTT法和细胞计数法进行细胞黏附实验和增殖实验,比较不同表面粗糙度对成骨细胞黏附和增殖影响;利用SPSS13.0,对实验结果进行统计学分析。分析实验结果表明表面粗糙度在0.5μm-1.0μm范围内的钛片具有较好的生物相容性,较粗糙和较光滑的表面将影响成骨细胞的生物学行为;而表面粗糙度在0.9μm-1.0μm内,最适于成骨细胞黏附和增殖。利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜和超景深显微镜观察不同黏附时间和不同表面粗糙度钛片上成骨细胞形态;并与荧光显微镜观察的空白组细胞形态进行比较。研究发现,在细胞黏附初期,成骨细胞呈长梭形和多边形,丝状伪足丰富且近似垂直于胞体;钛片表面的沟槽对其产生了接触诱导;随着培养时间的增加,细胞形态更加明显,均呈长梭形,细胞聚集且连接紧密。