液相飞秒激光烧蚀法构建氧化锆功能化表面及其性能和机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    81801035
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    周红波
  • 依托单位：
    中南大学
  • 学科分类：
    H1508.口腔颅颌面组织生物力学和生物材料
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Zirconia dental implant has a great application prospect because of their favorable biocompatibility and aesthetic property. However, the percentage of osseointegration of zirconia implants with a smooth surface is lower than titanium implant. There is no ideal and effective approach to modify the surface of zirconia. Femtosecond laser is a non-contact clean technology which can quickly and accurately improve the surface properties of materials, with small damage. Our preliminary study found that the surface treatment of ZrO2 with femtosecond laser in the atmosphere gave rise to a microporous and stripe topological surface. To improve the osseointegration of zirconia dental implants, a nano-scale and bioactive surface of ZrO2 dental implants is expected by femtosecond laser ablation in liquid. The influence to the mechanical and biological property of the surface treatment, as well as the probable mechanism will be investigated. This study will help to clarify a new approach of zirconia surface treatment. It will reveal the logistic relationship of surface characteristics, mechanical and.biological property, and provide the experimental evidence for the extensive application of ZrO2 dental implants.
氧化锆(ZrO2)种植体因其良好的生物相容性和美观效果有较好的应用前景，但光滑ZrO2表面骨结合率较低，目前尚未建立成熟的表面处理技术。飞秒激光技术是一种非接触性的清洁技术，可快速、精确处理材料表面。本课题组前期利用飞秒激光在ZrO2表面制备了周期性多级粗糙形貌，对材料表面无损伤。为了进一步构建ZrO2种植体功能活性表面，加快骨结合，拟通过液相飞秒激光烧蚀法构建ZrO2多级拓扑结构粗糙表面及生物活性表面，研究表面改性对ZrO2种植体机械性能和生物学性能的影响及机制。这将有助于阐明一种成熟、理想的ZrO2种植体表面处理方式，为揭示ZrO2表面特征——机械性能——生物学性能及相关机理的逻辑关系，系统阐释ZrO2种植体骨结合理论，进而推动ZrO2种植体的临床应用提供实验依据。

结项摘要

氧化锆种植体因其良好的生物相容性和美观性具有良好的应用前景，但改善氧化锆种植体表面性能较钛种植体更难，目前尚未建立成熟的表面处理技术。本研究采用飞秒激光联合蒸发溶剂结晶法在氧化锆表面构建生物活性表面，并检测其机械性能及生物学性能。. 根据不同的表面处理方式随机分为3组：对照（CL）组、飞秒激光（FS）组和飞秒激光联合蒸发溶剂结晶（ESC）组。采用扫描电镜（SEM）观察氧化锆表面形貌及培养48小时后氧化锆表面细胞黏附数量；X射线能谱仪（EDS）检测氧化锆的表面化学成分；以X射线衍射仪（XRD）对氧化锆进行晶相分析；以傅里叶红外光谱仪（FTIR）对样品进行表面官能团检测；采用CCK-8试剂盒检测氧化锆种植体对大鼠间充质干细胞增殖活性的影响；采用万能力学试验机检测弯曲强度。采用 SPSS18.0 软件包对各组数据进行统计学分析。. SEM结果显示飞秒激光在氧化锆表面刻画出排列规则的沟槽，ESC组沟槽内仍可见颗粒状物质沉积；EDS结果显示ESC组沟槽内有钙磷沉积；XRD结果显示飞秒激光烧蚀不会造成氧化锆相变；FTIR结果显示ESC组表面有磷酸根基团存在，结合EDS结果可初步推测钙磷结合物为磷酸钙；CCK-8结果显示ESC组和FS组与CL组相比无明显促进细胞增殖作用；万能力学试验机测试结果显示三组氧化锆弯曲强度无统计学差异。. 综上所述，本研究项目得出以下结论：（1）飞秒激光联合蒸发溶剂结晶法可将羟基磷灰石以磷酸钙形式沉积至氧化锆表面，两者之间结合紧密；（2）飞秒激光联合蒸发溶剂结晶法处理氧化锆表面不会降低其弯曲强度；（3）利用飞秒激光联合蒸发溶剂结晶法处理的氧化锆表面未发现促进细胞增殖效果，有一定促进细胞黏附效果。 . 本课题从口腔临床与材料加工问题出发，探究飞秒激光技术在液体环境下对ZrO2表面形貌的影响，从成骨细胞的细胞行为研究机体对ZrO2表面形貌的细胞反应，从骨结合方面研究表面改性对生物学性能的影响，为建立新型的ZrO2表面处理技术提供实验和理论基础。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
喷砂联合飞秒激光蚀刻对纯钛表面理化性能的影响
  • DOI：
    10.19439/j.sjos.2019.04.001
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    上海口腔医学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李晨;周玥颖;周振凯;周舰航;周红波;刘欧胜
  • 通讯作者：
    刘欧胜
Effect of screw access hole on the fracture load of implant-supported monolithic zirconia single crown
螺钉进入孔对种植体支撑整体氧化锆单冠断裂载荷的影响
  • DOI：
    10.1080/17436753.2021.1953842
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    Advances in Applied Ceramics
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Shusen Zhang;Qi Cheng;Min Wei;Yuanjing Zhu;Yu Han;Yu Chen;Ran Wang;Chengxin Chen;Hongbo Zhou
  • 通讯作者：
    Hongbo Zhou
Effect of Controlled Microtopography on Osteogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells.
受控微形貌对间充质干细胞成骨分化的影响
  • DOI：
    10.1155/2022/7179723
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of healthcare engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chen C;Zhu Y;Wang R;Han Y;Zhou H
  • 通讯作者：
    Zhou H
Effect of femtosecond laser and silica coating on the bond strength of zirconia ceramic
飞秒激光和二氧化硅涂层对氧化锆陶瓷结合强度的影响
  • DOI：
    10.1080/17436753.2020.1780552
  • 发表时间：
    2020-06-17
  • 期刊：
    ADVANCES IN APPLIED CERAMICS
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Zhou, Hongbo;Yu, Chen;Hu, Youwang
  • 通讯作者：
    Hu, Youwang

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其他文献

低强度脉冲超声促进钛种植体骨结合的实验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    中华口腔医学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周红波;侯永福;陈文川;沈劼飞;王剑;朱智敏
  • 通讯作者：
    朱智敏
氢过氧化亚油酸钠在洗涤用品中的应用研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    日用化学工业
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡燕;石玉刚;周红波;朱金丽;吴锦明;方云;CAI Yan1,SHI Yu-gang3,ZHOU Hong-bo1,ZHU Jin-li1,WU;2.School of Chemical;Material Engineering,Jian;3.School of Food Science;Biotechnology,Zhejian
  • 通讯作者：
    Biotechnology,Zhejian
复杂断层网络环境下地下洞室群三维地质分析与应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    岩土力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩彦青;李明超;周红波
  • 通讯作者：
    周红波
欧亚禽系H1N1猪流感病毒在中国的流行和遗传进化
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国科学:生命科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    苏惠娟;李鹏;阳姹;金梅林;陈焕春;周红波
  • 通讯作者：
    周红波
生物法高效合成氢过氧化亚油酸乙酯
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    精细化工
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡燕;石玉刚;周红波;朱金丽;吴锦明;方云;CAI Yan1,SHI Yu-gang2,ZHOU Hong-bo3,ZHU Jin-li1,WU;2.School of Food Science;Biotechnology,Zhejian;3.School of Chemical;Material Engineering,Jian
  • 通讯作者：
    Material Engineering,Jian

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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