植入合金常引起感染且難以控制，通常是由細菌在合金表面定植所引起。細菌通過黏附素黏附于種植體表面后，產生胞外聚合物，在合金表面形成細菌生物膜

。生物膜中的細菌會引起慢性感染，表現為持續(xù)的炎癥和組織損傷

。近年來，合金在植入機體后所引起的免疫反應備受關注，有關鈦合金免疫效應的研究報道數量呈逐年上升的趨勢。目前發(fā)現，銅元素的添加可以賦予鈦合金抗細菌感染的功能

。微觀結構為α-Ti+Ti

Cu 的鈦合金具有最佳的綜合性能，包括理想的延展性、抗菌性和耐腐蝕性，具有良好的臨床應用價值

。巨噬細胞作為機體主要的免疫細胞，在合金植入體內后率先反應。巨噬細胞不僅能與細菌生物膜接觸，激活殺菌能力，還能發(fā)生極化、增殖、產生炎性細胞因子等，誘導發(fā)生局部炎癥反應

。本文對含銅鈦合金調控巨噬細胞極化的相關研究進行綜述。

反應結束后，體系中仍有大量的溶劑，同時由于乙酸銨的過量，造成溶劑中仍有未完全反應的氨氣，如果直接對反應后的溶劑進行回收：一方面，回收結束后仍有大量殘液被視作固廢進行處理，明顯增加企業(yè)的生產成本；另一方面，過量的氨氣不能得到重復利用，增加了原料成本。因此，脒基化反應的循環(huán)實驗顯得極其重要。

1 巨噬細胞對合金的響應行為

合金植入時不可避免地引起組織損傷。損傷組織周圍微環(huán)境釋放募集、定位和觸發(fā)炎性細胞功能的信號，協調炎癥與修復進程。巨噬細胞率先響應微環(huán)境刺激信號，進行極化激活

。極化的巨噬細胞主要分M1 型和M2 型，M1 型巨噬細胞主要與急性炎癥發(fā)生有關，表達大量炎性細胞因子，而M2 型巨噬細胞主要促進組織再生和愈合，表達抗炎因子

。

11段和13段兩句What if條件問句的使用，目的在于改變讀者對怪物的看法。即便他自負，即便他對生活不忠，這都不重要，重要的是他是個偉大的天才，是不可多得的人物。他沒時間去過正常人的生活也不足為奇。

巨噬細胞不僅參與合金植入后的反應，且對合金能否長期穩(wěn)定地存在體內也有影響。一方面，巨噬細胞融合形成異物巨細胞，試圖吞噬合金，并釋放降解介質，如活性氧中間體、降解酶和酸等

。另一方面，合金在體內被磨損產生碎片。碎片不僅會受到機體的免疫攻擊，引發(fā)局部組織不良反應，還可以通過激活巨噬細胞等免疫細胞來抑制成骨細胞活性，促進破骨細胞生成

。研究發(fā)現在髖關節(jié)置換術中植入物周圍常常發(fā)生骨溶解，最終導致植入失敗

。

將回收的Fe3O4-C磁性空心微球重復用于下一輪催化苯酚的類芬頓氧化降解，根據30 min后苯酚的降解率考察材料的重復利用性。再生后的催化劑反復使用5次后，其催化能力沒有明顯的下降，說明該材料具有較好的重復利用性，可以有效地節(jié)約使用成本。

2 含銅鈦合金的免疫反應

2.1 銅元素的生物性能

水稻種子直播時一般要為露白的芽種，比較脆弱容易損壞。所以，播種時，傷種率的大小往往和護種裝置有很大關系。傳統(tǒng)的護種裝置多容易在護種過程中因與種子相對滑動而擦傷。所以，該設計使用同步護種裝置，在種子被護送過程中因與種子接觸部分是柔軟的帶材料且無相對滑動，減少了和種子的機械摩擦，大大減少了傷種情況[6]。護種帶有主動同步帶輪驅動，簡圖如圖5所示。

對比Xu 等

和Chen 等

的實驗，改變含銅鈦合金的加工方式與表面結構，將巨噬細胞RAW264.7 以不同孔密度接種至不同的含銅鈦合金表面，均得到含銅鈦合金抑制巨噬細胞炎性表達的結果。

2.2 含銅鈦合金對巨噬細胞的極化調控

Huang 等

通過Cu-Hier-Ti 表面對巨噬細胞極化的研究，發(fā)現巨噬細胞在培養(yǎng)48 h 后，表達了較高的促炎標志物，如：一氧化氮合成酶（iNOS）和較低水平的抗炎標志物，如：精氨酸酶（Arg1）；Cu-Hier-Ti表面刺激腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）產生，抑制白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）產生；另外，Cu-Hier-Ti表面M1表面標志物CD11c和促炎因子（如：TNF-α，iNOS 和IL-1β）增多。以上結果表明，Cu-Hier-Ti 表面促進巨噬細胞向M1 極化，這是由于材料中釋放出來的Cu

激活了巨噬細胞中的銅轉運信號CTR1 和ATP7。其中，CTR1 負責細胞攝取銅，ATP7 負責細胞內轉運銅

，使巨噬細胞表達了較高的iNOS，極化為M1型

。

Hoene 等

與Walschus 等

改變含銅鈦合金的加工方式，分別植入大鼠頸部肌肉進行體內實驗，所得結果相同，含銅鈦合金均促進巨噬細胞增殖和上調炎癥反應，合金的加工方式似乎對巨噬細胞的免疫調控效果并無影響。Huang 等

先后進行兩次實驗，將小鼠RAW264.7 巨噬細胞以相同孔密度接種于相同工藝處理的含銅鈦合金表面，盡管合金表面孔徑不同，但所得實驗結果一致，含銅鈦合金均促進巨噬細胞增殖，促進巨噬細胞M1 極化和炎性表達，合金的表面孔徑并不影響巨噬細胞的免疫調控效果；同時研究中還發(fā)現，銅的添加并不會改變合金的表面形貌和粗糙度，但可以增強表面潤濕性，而巨噬細胞的形態(tài)并沒有因表面潤濕性的改變而發(fā)生明顯變化。Chen 等

使用等離子體浸沒離子注入的方法，將銅元素引入鈦基板，使銅沉積在鈦表面形成穩(wěn)定的含銅氧化物層，以降低合金表面粗糙程度，然后對小鼠巨噬細胞細胞RAW264.7 進行體外實驗，發(fā)現無論是巨噬細胞單獨接種，還是與小鼠骨髓間充質干細胞mBMSCs 共同接種于合金表面，含銅鈦合金對巨噬細胞的增殖都沒有不利影響，而且巨噬細胞均呈抗炎表達趨勢，更傾向于M2 極化，下調炎癥反應；另外，研究者還進行了小鼠的體內植入合金實驗，含銅鈦合金周圍的免疫細胞顯示出與體外實驗一致的抗炎趨勢。

銅是人體必需的微量元素，具有良好的抗菌性。研究表明，含銅量大于5 wt%的鈦合金均表現出較理想的抗菌性能

。隨著銅含量的增加，合金的強度和硬度也逐漸提高。但是，過高的銅含量會降低鈦合金的延展性，使其易發(fā)生脆性斷裂，并且當銅含量增加到7.5 wt%時，合金腐蝕速率增加，銅離子釋放增多，產生細胞毒作用

。研究表明，過量的銅會激活凋亡調節(jié)蛋白p53 介導的凋亡通路

，當Cu

造成的氧化損傷嚴重且無法修復時，p53 啟動凋亡通路，促進細胞凋亡

。

Xu 等

通過Ti6Al4V-6Cu 對巨噬細胞極化的研究，發(fā)現Ti6Al4V-6Cu 可顯著抑制巨噬細胞的活化增殖，抑制巨噬細胞炎性基因表達，促進向M2型極化。PCR 檢測結果顯示，Ti6Al4V-6Cu 抑制巨噬細胞表達促炎細胞因子（TNF-α、IL-1β 和IL-6）；Ti6Al4V-6Cu 表面的巨噬細胞產生大量的抗炎細胞因子。Ti6Al4V-6Cu 表面的巨噬細胞表達更低水平的M1 型巨噬細胞標志物基因iNOS 和更高水平的M2 型巨噬細胞標志物Arg1。

另外，銅的殺菌能力與氧化應激相關。細胞內發(fā)生氧化應激反應：Cu

+H

O

→Cu

+·OH+OH

，這個過程被稱為Fenton 反應

。銅通過促進活性氧（reactive oxygen species，ROS）的生成，打破Fenton反應平衡，產生氧化損傷

。受到氧化損傷后細胞會產生膜脂化、蛋白質不可逆的羰基化、DNA 的斷裂或突變等，從而影響RNA 的轉錄、翻譯過程

。細胞內過多的ROS 積累會使細胞發(fā)生不可逆轉的損傷和死亡

。研究表明，巨噬細胞在含銅鈦合金表面生長時，吞噬的細菌數量遠遠大于在不含銅鈦合金上的細菌數量

，因此，推測巨噬細胞內積累的Cu

不僅通過Fenton 反應對細胞產生直接損傷，還能增強細胞內活性氧的氧化還原循環(huán)

，這種循環(huán)會產生更多的氧化還原活性物質，并消耗關鍵的細菌抗氧化劑（如：硫醇），從而導致細菌死亡

。

含銅鈦合金作為新型抗菌材料，植入體內后可以調控免疫細胞的活性，促進成骨發(fā)生，在骨科和口腔醫(yī)學領域表現出了良好的應用前景。Xu等

提出，含銅鈦合金對牙齦成纖維細胞和成骨細胞均無毒性，并且能抑制巨噬細胞介導的炎癥反應，促進血管生成，有望應用于促進牙槽骨再生的鈦合金網片。在口腔修復領域，含銅鈦合金的抗菌性能使得它不僅抑制口腔細菌如變形鏈球菌和牙齦卟啉單胞菌的增殖，抑制細菌生物膜的形成，還可以抑制細菌感染引起的骨吸收，有望用作新型義齒材料

。

用鈦合金制成的常規(guī)接骨板也被廣泛應用于外科固定骨折，但由于合金表面生物膜的形成和細菌定植常導致臨床使用受限

。銅的添加能增加材料的抗菌性能，抑制炎癥反應，巨噬細胞介導含銅鈦合金植入后的免疫反應，當其極化激活為M2 型時，可表達大量抗炎因子，下調炎癥反應，促進組織愈合和再生。

然而，當前含銅鈦合金的免疫效應研究仍存在一些問題，關于銅離子調控巨噬細胞極化的機制尚未統(tǒng)一定論，含銅鈦合金如何調控巨噬細胞極化激活仍有待深入研究，同時缺乏足夠的體內實驗驗證含銅鈦合金的免疫調控效果，這都是含銅鈦合金在臨床進一步應用時必須考量的問題。

Lou JY wrote the article. Geng XR and Gao HM collected the references. Fan DY revised the article. Zhao X and Wang Q revised the article. All authors read and approved the final manuscript as submitted.

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