仿生功能涂层改善钛植入体与皮肤组织界面的整合OA

背景:经皮钛植入体的长期稳定性受限于皮肤-植入体界面动态整合机制缺失,表皮向下迁移导致的屏障功能衰退及继发感染等问题制约了其临床应用。尽管表面改性策略显著提升了钛材料的骨整合能力,但对皮肤组织界面的生物学调控仍存在挑战。目的:开发一种基于钛亲和多肽的仿生功能涂层,改善钛植入体-皮肤组织界面整合。方法:通过酸碱两步法对纯钛片进行酸碱处理,随后浸泡于精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列修饰的钛亲和多肽溶液中,在钛片表面制备仿生涂层。检测酸碱处理钛片、仿生涂层改性钛片表面的蛋白吸附与释放情况。将酸碱处理钛片、仿生涂层改性钛片分别与金黄色葡萄球菌共培养,扫描电镜观察黏附,活/死染色检测细菌存活情况。将酸碱处理钛片、仿生涂层改性钛片分别与小鼠成纤维细胞共培养,CCK-8法检测增殖,鬼笔环肽染色检测细胞黏附,划痕实验检测细胞迁移,免疫荧光染色检测Ⅰ型胶原蛋白和转化生长因子β表达,ELISA法检测细胞上清液中Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白水平,qRT-PCR检测Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白、转化生长因子β、α平滑肌肌动蛋白和血管内皮生长因子mRNA表达。结果与结论:①仿生涂层改性钛片在蛋白质吸附动力学方面展现出显著优势:与酸碱处理钛片相比,仿生涂层改性钛片表面在60 min内的蛋白质吸附率波动较小,并且在PBS中的蛋白质释放速率较为平稳,与蛋白质的结合更为牢固;②扫描电镜下可见两组钛片表面均黏附一定量细菌,并且细菌形态较为完整,呈球状,但活死染色显示仿生涂层改性钛片表面的细菌存活率较低;③小鼠成纤维细胞可在两组钛片表面增殖、黏附与铺展,其中仿生涂层改性钛片可促进小鼠成纤维细胞的迁移,免疫荧光染色显示两组钛片可促进Ⅰ型胶原蛋白和转化生长因子β的表达,ELISA检测显示仿生涂层改性钛片可延缓Ⅰ型胶原蛋白的过早沉积,qRT-PCR检测显示仿生涂层改性钛片可提升Ⅲ型胶原蛋白和转化生长因子βmRNA表达;④结果表明,仿生涂层改性可提高钛片表面蛋白质吸附与释放的稳定性、有效抑制细菌黏附与增殖、促进成纤维细胞迁移与创面修复相关因子的表达。