王金剛,于婷婷

(1. 佳木斯市中心醫(yī)院頜面外科，黑龍江 佳木斯 154002；2. 佳木斯大學(xué)附屬口腔醫(yī)院修復(fù)一科，黑龍江 佳木斯 154002)

生物材料一定程度上影響了口腔臨床的發(fā)展，力學(xué)性能較差的植入材料不僅干擾了骨的正常發(fā)育，延誤愈合，同時(shí)金屬材料在釋放離子過(guò)程中也可能引起排異反應(yīng)[1]。鎂密度與骨密度接近，避免了應(yīng)力遮擋，有利于加快骨固定和骨愈合進(jìn)程[2]。但同時(shí)這一材料活潑性強(qiáng)，容易腐蝕。利用微弧氧化技術(shù)在鎂材料表面形成氧化涂層能夠緩解期降解，聯(lián)合含鋅元素制備生物涂層可促進(jìn)骨基質(zhì)中膠原合成，加快成骨細(xì)胞的增殖[3]。為此本研究制備實(shí)驗(yàn)進(jìn)行超聲微弧氧化并化學(xué)鍍鋅，研究純鎂微弧氧化-NaOH-Zn膜層的抗菌性，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 材料

(1)純鎂片(99.9%)；(2))KOH(10g/L)；(3)Na2CO3(10g/L)；(4)NAF(10g/L)；(5)Na4P2O7(100g/L)；(6)CH3COO(20g/L)；(7)硅酸鈉(10g/L)；(8)KF(8g/L)；(9)胎牛血清；(10)小鼠前成骨細(xì)胞；(11)CCK-8試劑盒；(12)胰蛋白酶；(13)DMEM培養(yǎng)基；(14)ALP試劑盒。

1.1.2 儀器

(1)超聲微弧氧化電源；(2)分析天平；(3)線切割機(jī)；(4)示波器；(5)掃描電子顯微鏡(SEM)；(6)能譜分析儀(EDAX)；(7)恒溫水浴鍋；(8)凈化工作臺(tái)；(9)CO2培養(yǎng)箱；(10 )顯微鏡。

1.2 試件制備方法

超聲微弧氧化組設(shè)為A組，化學(xué)鍍鋅10min的MAO純鎂設(shè)為B組，堿處理后化學(xué)鍍鋅10min的MAO純鎂設(shè)為C組。

1.2.1 微弧氧化涂層

硅酸鈉、KF、KOH以及去離子水配置電解液。超聲下混合均勻后放入電解槽。純鎂片打孔后放入電解液作為陽(yáng)極，以不銹鋼為陰極。超聲微弧氧化儀參數(shù)設(shè)置：f=60KHz，V= 300V，PRF=500Hz，占空比2.5%，工作時(shí)間10min，陰陽(yáng)極距離4cm。

1.2.2 微弧氧化涂層后處理

焦磷酸鈉、NaF、NaCO3、CH3COO配置浸鋅液。浸鋅液倒入恒溫水浴鍋，保持40℃。鎂試件置入恒溫水浴鍋10min。晾干后的微弧氧化鎂試件置于含NaOH溶液放入水浴鍋中2h，保持60℃，堿處理試件置于40℃浸鋅液10min。

1.2.3 觀察方法

EDAX、SEM觀察A組、B組、C組涂層表面形態(tài)，分析其成分。

1.2.4 抗菌試驗(yàn)方法

菌株：大腸埃希氏菌ATCC 25922、金黃色葡萄球菌ATCC 6538。營(yíng)養(yǎng)肉湯在37℃下培養(yǎng)24h培養(yǎng)凍干菌株，24h后進(jìn)行生化實(shí)驗(yàn)鑒定、形態(tài)學(xué)鑒定，確保為純培養(yǎng)物。采用連續(xù)轉(zhuǎn)接2次后的新鮮細(xì)菌培養(yǎng)物( 24h內(nèi)轉(zhuǎn)接的)，用接種環(huán)從培養(yǎng)基上取少量新鮮細(xì)菌，加入培養(yǎng)液中，并依次做10倍遞增稀釋液，選擇菌液濃度為1×105CFU/mL的稀釋液作為試驗(yàn)用菌液，備用。依據(jù)QB/T 2591-2003《抗菌塑料—抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采用覆膜法檢測(cè)抗菌率。將實(shí)驗(yàn)各組試件置于直徑90mm的玻璃培養(yǎng)皿中，用微量加樣槍吸取0.2mL。實(shí)驗(yàn)菌液分別加在不同試樣表面，覆蓋無(wú)菌的PE膜，鋪平，使菌液均勻接觸試件。在(37±1) ℃，相對(duì)濕度RH>90%的條件下培養(yǎng)24h，之后取出試樣，分別加入定量的洗脫液，反復(fù)洗試樣及PE膜。并用鑷子夾起薄膜沖洗，充分搖勻后，取20μL洗脫液接種于營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(NA)中，在37℃下培養(yǎng)24h后。進(jìn)行平板菌落計(jì)數(shù)，以上試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3 觀察標(biāo)準(zhǔn)

本研究觀察指標(biāo)為抗菌性，抗菌試驗(yàn)計(jì)算：( 空白對(duì)照樣品平均回收菌落數(shù)-抗菌實(shí)驗(yàn)材料平均回收菌落數(shù)) /空白對(duì)照樣品平均回收菌落數(shù)×100%。抗菌率符合R%≥99%的涂層有強(qiáng)抗菌作用，抗菌率符合R%≥90%的涂層，有抗菌作用。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 大腸桿菌抑菌試驗(yàn)結(jié)果

C組24h大腸桿菌菌落數(shù)明顯低于B組、A組，C組抗菌率明顯高于B組、A組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表1。

表1 大腸桿菌抑菌試驗(yàn)結(jié)果

2.2 黃色葡萄球菌抑菌試驗(yàn)結(jié)果

C組24h黃色葡萄球菌菌落數(shù)明顯低于B組、A組，C組抗菌率明顯高于B組、A組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2 黃色葡萄球菌抑菌試驗(yàn)結(jié)果

3 討論

鎂及鎂合金力學(xué)性能好且可降解，參與組成骨細(xì)胞，能夠刺激以及強(qiáng)化骨質(zhì)，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育。但同時(shí)這一材料容易被腐蝕，影響其應(yīng)用，有效控制材料性能。有研究認(rèn)為鎂及鎂合金材料予以表面涂層封孔處理有利于控制降解速度。微弧氧化技術(shù)能夠在材料表面形成耐腐蝕能好的氧化陶瓷層，提高材料結(jié)合強(qiáng)度[4]。但經(jīng)微弧氧化處理后的表層有大量小孔，腐蝕性液體從孔中滲透能夠降低耐腐蝕性。鋅元素抑制破骨細(xì)胞形成，促進(jìn)骨細(xì)胞分化。利用鋅元素對(duì)微弧氧化后鎂基材料表面進(jìn)行后處理不僅能填補(bǔ)表面微孔，同時(shí)還能避免腐蝕性液體的進(jìn)入。鋅離子能夠吸附帶負(fù)電荷的細(xì)菌，與其發(fā)生反應(yīng)破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)從而發(fā)揮滅菌作用。而細(xì)菌被殺死后鋅離子脫落，再次吸附剩余細(xì)菌，該材料有重復(fù)滅菌的作用。因此微弧氧化后的材料進(jìn)行鍍鋅處理能夠在材料表面形成保護(hù)膜影響大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌的增殖，同時(shí)將材料的降解速度控制在理想范圍。微弧氧化技術(shù)解決了鎂平衡電極位低容易被講解這一問(wèn)題，鍍鋅后進(jìn)一步將鎂合金的講解速度控制在合理范圍。這一表面處理技術(shù)形成了保護(hù)膜，鎂的表面性質(zhì)被改變。材料的耐蝕性強(qiáng)，耐磨性好，其具有良好的生物相容性。這一技術(shù)能夠在促進(jìn)骨質(zhì)生長(zhǎng)的同時(shí)發(fā)揮抗菌效果[5]。將其應(yīng)用于口腔臨床，解決了植入材料植入后感染這一難題，降低了“二次手術(shù)”的概率，避免了病人遭受不必要的痛苦，同時(shí)減少醫(yī)療成本。此次試驗(yàn)中C組24h黃色葡萄球菌和大腸桿菌菌落數(shù)明顯低于B組、A組，C組抗菌率明顯高于B組、A組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，證實(shí)純鎂微弧氧化-NaOH-Zn膜層的抗菌性?？偠灾?，純鎂微弧氧化-NaOH-Zn膜層有較強(qiáng)的抗菌性，應(yīng)用于口腔植入材料能夠預(yù)防感染，且經(jīng)微弧氧化處理能夠解決鎂基材料降解過(guò)快的問(wèn)題。