研究背景:引导骨组织再生(Guided bone regeneration,GBR)是解决种植体周围骨组织不足的一种有效的骨组织增量治疗方式。GBR屏障膜为新骨形成建立了物理屏障空间,以防止周围上皮细胞和结缔组织细胞的生长。LEE011细胞培养目前临床上常用的GBR屏障膜材料尚无法完全契合屏障膜在力学性能、降解性能、生物活性和临床可操作性等方面的理想要求。可降解锌基金属具有适当的降解速率和优异的生物相容性,在国内外研究中展现出极大的临床转化潜能。屏障膜植入体内后,机体免疫系统激活并在植入材料周围产生免疫微环境。巨噬细胞作为确认细节免疫应答率先反应的细胞之一,其表面表型(M1促炎/M2抑炎)极大影响植入材料周围的骨整合和骨再生过程。相关研究表明,适当的锌离子浓度可以有效促进巨噬细胞极化为M2表型,分泌相关细胞因子促进骨组织修复再生。同时,锌基金属软组织面在降解过程中的降解产物对细菌代谢具有抑制作用。锌基金属的可降解性促使其在降解过程中处于不稳定的状态,而初始表面粗糙度可能影响金属材料的降解行为及其生物活性。目前,尚无研究阐明锌基金属材料的表面粗糙度与降解行为之间的关系,及其降解行为对细胞相容性、免疫应答和抗菌性能的影响。本研究以GBR屏障膜的临床应用为切入点,旨在探究不同表面粗糙度可降解纯锌金属在模拟口腔环境中的降解行为,及其介导的初始生物响应。研究方法:1.制备不同表面粗糙度的纯锌金属,电子扫描显微镜观察和白光干涉三维轮廓仪检测纯锌表面的形貌特征。2.采用人工唾液模拟纯锌金属在口腔唾液环境中的降解行为,扫描电镜观察腐蚀形貌,电位极化曲线检测和失重法评估纯锌金属的降解性能;通过活/死细菌荧光染色和吸光度检测评估不同表面粗糙度纯锌的抗菌性能。3.配制模拟体液模拟纯锌金属在口腔组织液环境中的降解行为,扫描电镜观察腐蚀形貌,电位极化曲线检测和失重法评估纯锌金属的降解性能;采用CCK-8(Cell Counting Kit-8,CCK-8)、乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)检测试剂盒和活/死细胞荧光染色分析纯锌样本提取液的细胞相容性;流式细胞术分析巨噬细胞M1/M2表面标记物表达。研究结果:1.机械研磨处理后纯锌表面形成三种代表性粗糙度尺度,分别为Micron(Sa>1.0 μm)、Submicron(Sa:0.5-1.0 μm)和 Nano(Sa<0.1 μm),微观形貌观察Micron和Submicron组表面可见峰谷,Nano表面光滑均匀一致。2.浸泡于人工唾液的纯锌样品均表现出片状腐蚀,且随着粗糙度的增加,腐蚀坑更深,范围更广。体外抗菌表明,Micron和Submicron表面的纯锌在6 h内具有更强的抗菌性能。3.浸泡于模拟体液的纯锌样本,粗糙表面发生点蚀,而Nano组表现为广泛腐蚀,且Nano组的降解速率显著下降。Micron、Submicron和Nano组的条件稀释浓度的提取液对不同细胞系具有良好的细胞相容性immunity innate,各组之间的细胞毒性作用无明显差异。巨噬细胞与Nano表面纯锌共培养时,促进巨噬细胞极化为促炎表型。研究结论:1.采用机械研磨处理方式成功制备不同表面粗糙度的纯锌金属。2.模拟口腔内不同体液环境,纯锌样本的粗糙表面出现深而广泛的腐蚀坑,光滑表面形成片状腐蚀。在模拟体液环境中,光滑表面降解速率明显下降。3.纯锌金属表现出一定的抗菌性能,Micron和Submicron在6 h时具有更强的抗菌性能。4.纯锌金属的表面粗糙度对细胞毒性作用无明显差异,但光滑表面的纯锌促进巨噬细胞的M1表型。