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王慧明教授团队发表封面文章揭示二氧化钛表面光照功能化能量依赖特性及其机制

澳门足球盘口 www.vc-55.com 时间:2020-06-24

日前,浙江大学医学院口腔医学院王慧明教授团队在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表封面文章“发表封面文章域高影响力期刊)Ultraviolet Radiant Energy-Dependent Functionalization Regulates Cellular Behaviors on Titanium Dioxide Nanodots。该成果首次发现了二氧化钛纳米结构表面的光照功能化现象具有紫外辐射能量依赖特性,并从能量的角度探索了光照功能化新机制;同时基于微纳米级光照功能化操控不同类型细胞行为及命运,为构建种植体表面区域性仿生微环境提供可能,为生物材料改性提供一种全新的方法。

紫外线辐照处理可以显著增强二氧化钛表面细胞的粘附、增殖和成骨分化行为,而经过光照处理的植体骨整合能力更强,这一现象被称为光照功能化。光照功能化是一种在不改变植体表面拓扑结构的基础上,迅速提高其生物活性的表面修饰方式。然而由于椅旁处理时间增加、较高的设备要求与并不稳定的临床效果之间的不平衡等可能的原因,光照功能化自提出至今并没有在临床实践中得到推广应用。真正深入探讨光照功能化机制、厘清紫外线在光照功能化现象中定量作用的研究非常缺乏,从而也限制了光照功能化临床应用转化。鉴于此,研究团队抛开传统的以光照时间进行光照功能化评价的方式,从光电效应本质出发,证明光照功能化具有典型的能量依赖现象;在满足最适辐射能量的前提下,可以根据临床条件灵活选择紫外处理时间或强度,以达到最佳的光照功能化效果;通过二氧化钛纳米结构的引入,可以使其紫外吸收效率大大增强,而最适辐射能量大为降低,该研究成果为其临床应用提供更多可能。

 紫外辐射能量累积作用下的细胞粘附、伸展及分化性能调控 

同时,研究还发现不同类型的细胞对紫外辐射能量的反应不同,例如辐射能量对成骨细胞的强化效应远远高于成纤维细胞和成肌细胞;而基于光刻掩膜版的图案化技术可以与光照功能化现象巧妙结合起来,从而实现不同类型细胞粘附能力、伸展形态、甚至分化命运的调控。

基于能量依赖的光照功能化实现蛋白和不同类型细胞的图案化调控 

本研究从一个全新的视角阐述了具有一定普适意义的光照功能化新机制,进一步厘清了紫外光在光照功能化中的作用,探讨了二氧化钛纳米结构表面实现功能化的新形式,为种植体的设计及光照功能化的临床推广提供了指导性建议。

该研究第一作者为浙江大学医学院附属口腔医院主治医师刘超,2018级硕士研究生孙谋远为共同第一作者,口腔医学院王慧明教授、俞梦飞副研究员及哈佛大学医学院Shrike Yu Zhang教授为本文共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金及多项省部级基金的资助。

 

来源:附属口腔医院