等离子渗氮表面处理对纯钛材料细菌黏附能力的影响_焦艳军

口腔颌面修复学杂志2009年1月第10卷第1期CHINESE JOURNAL OF PROSTHODONTICS JANUARY 2009VOL.10NO.1随着种植技术的广泛开展，种植体材料的改性成为种植学研究的热点之一[1]。

钛种植体本身无抗菌性能，同时其表面又易磨损，促使菌斑堆积，引发种植体周组织炎症。

氮化钛(TiN)涂层由于具有抗腐蚀性能、抗磨损性能，以及它的金黄色外观等特性，已被广泛应用于多种领域，如机器方面、消费品的装饰涂层方面以及牙科金属修复体方面等。

近来国外研究报道[2]，物理气相沉积(PVD)和等离子喷涂工艺制备TiN 涂层还具有抗菌性能。

本实验采用等离子渗氮在纯钛表面形成渗氮层，离体研等离子渗氮表面处理对纯钛材料细菌黏附能力的影响*焦艳军王珏金恩龙潘福勤【摘要】目的：研究等离子渗氮对钛表面的组织结构、性能及对变形链球菌黏附的影响。

方法：将相同规格的钛片60片经逐级抛光后随机分成抛光组和等离子渗氮表面处理组。

测量所有试件表面的粗糙度值，并采用扫描电镜、Axiovert 25CA 光学图像分析仪及GDA750对钛表面渗镀层的表面形貌情况进行分析；将材料接种于变形链球菌悬液1h ，在荧光显微镜下计数黏附细菌的数量。

结果：等离子渗氮表面处理仅使纯钛表面粗糙度略微增加，并均在0.2μm 以下；扫描电镜显示，等离子渗氮表面处理后材料表面的原始划痕消失；GDS 检测分析结果表明，等离子渗氮表面处理后，表面主要由氮化钛化合物组成。

经渗氮处理后，纯钛黏附细菌的量显著减少。

结论：纯钛经等离子渗氮表面处理后形成了稳定的改性层，且能减少细菌的黏附。

关键词：细菌黏附；表面处理；等离子渗氮；牙种植体[中国图书分类号]R783.1[文献标识码]A[文章编号]1009-3761(2009)01-0038-03Influence of plasma nitriding surface modifications of titanium implant on bacterial adherenceJIAO Yan-jun,WANG Jue,JIN En-long,PAN Fu-qin.(Dental Division ，No.1Hospital of Shanxi Medical University Shanxi 030001,China)【Abstract 】Objective:To investigate the effect of plasma nitriding surface treatment to pure titanium on streptococcus mutans adhesion in comparison with control surfaces of equivalent roughness.Methods:60standard-sized and polished pure titanium discs were randomly divided into two groups.One group was modified using plasma nitriding technique,the other group was purely polished.The observations were performed with a scanning electron microscope.The metallograph was viewed with Axiovert 25CA optical image analysis instrument.In addition,elements distribution variation along cross-section of modified layer was studied with GDA750.Titanium were incubated in bacterial cell suspension for 1h and ，after washings and acridine orange staining,the adhered bacteria was photographed and counted by fluorescence mi-croscopy.Results:The surface roughness (Ra)of all surfaces examined was below 0.20μm,and plasma nitriding surface treatment only made the surface roughened slightly.Scanning electron microscopy proved some unevenly distributed mi-crogrooves caused by polishing disappeared in each modified surface.The result of GDS showed that the modified layers were composed of titanium nitride.For pure titanium,a significant reduction of the number of adherent bacteria was ob-served on modified titanium surfaces.Conclusion:Plasma nitriding surface modifications of titanium could form stabilized surface modifications and reduce the bacterial adherence.Key words:bacterial adherence;surface treatmext;plasma nitriding;dental implant*基金项目：山西省科技攻关计划项目(20080311060－3)焦艳军山西医科大学第一临床医院口腔科主任主任医师山西030001王珏山西医科大学第一临床医院口腔科医师山西030001金恩龙山西医科大学第一临床医院口腔科主治医师山西030001潘福勤河北省沧州医学院助教河北061001·论著·38··口腔颌面修复学杂志2009年1月第10卷第1期CHINESE JOURNAL OF PROSTHODONTICS JANUARY2009VOL.10NO.1究等离子渗氮表面处理对钛表面的组织结构、性能及对变形链球菌黏附的影响，并对抗菌机制进行初探，为纯钛种植体材料的改性奠定理论基础。

1.材料和方法1.1实验材料和仪器设备商业纯钛(CT)由西北有色金属研究院提供；变形链球菌streptococcus mutansATCC25175，由上海市口腔医学研究所提供；血琼脂平板(含5%去纤维蛋白的无菌血液)；LS-450型辉光离子渗金属真空炉(北京仪器厂)；表面粗糙度检测仪；扫描电子显微镜(Jeol-JSM 6360LV,JEOL,Tokyo,Japan)；Axiovert25CA光学图像分析仪(Zeiss,Germany)，GDA750(Spectro，Germany)。

1.2试件制备及分组将CT材料片60片，制备成直径10mm厚2mm的试件。

将试件随机分成抛光组和等离子渗氮钛表面处理组，每组30片。

渗氮钛组钛片在辉光离子渗金属真空炉中渗氮。

1.3渗氮实验过程(1)将试件和源极放置在真空炉中，抽真空至极限真空。

(2)将炉内充入大量氩气，再抽至极限真空，反复几次，尽量减少炉内杂质。

(3)打开阴极电源升压至900V，阴极起辉离子轰击试件表面清洁和活化试件，15min。

(4)充入NH3、N2(NH3：30×5；N2×70)，调节源极电压，使试件升温至工作温度后保温进行表面渗氮。

(5)保温3h后，关掉NH3、N2，试件冷却到室温出炉。

1.4材料表面组织结构分析1.4.1表面粗糙度检测所有试件表面经酒精清洗后，用表面粗糙度检测仪测其表面粗糙度Ra值。

1.4.2表面形貌分析每组各取一片试件先用无菌NaCl溶液、蒸馏水洗涤几次，再用无水乙醇超声降解15min，之后置于扫描电子显微镜下观察并拍照，对钛的渗镀层进行表面形貌分析，实验条件：23KV加速电压，放大1000-1300倍。

1.4.3金相检验试件在金相检验前，需做如下处理：试件经镶样机镶样→金相砂轮粗磨→水砂纸细磨→金刚石研磨剂抛光→用溶液(HF∶HNO3∶H2O=1∶2∶3)浸蚀→观察分析。

运用Axiovert25 CA光学图像分析仪来观察渗镀层的金相显微组织。

1.4.4GDS成分分析采用GDA750测定钛渗镀层的成分分布情况。

1.5细菌黏附实验1.5.1试件表面细菌黏附将试验用变形链球菌(ATCC25175)冻干菌株进行菌种复苏。

配制实验菌液，进行细菌黏附实验。

所有试件先用无菌NaCl溶液、蒸馏水洗涤几次，再用无水乙醇超声降解15min。

将这些试件分别置于无菌试管底部，加工面倾斜向上，分别加入5ml实验菌液，37℃培养1h。

1h接种后取出试件，并分别用1ml蒸馏水冲洗6遍，然后用2.5%戊二醛4℃固定30min，之后用1%吖啶橙室温染色30min，用蒸馏水冲洗去除多余染料。

1.5.2细菌黏附量的测定将上述试件分别置于荧光显微镜400放大倍数下观察计数，每一试件随机选择5个有代表性的区域，以上实验重复2次，即每组试件共观察了30个视野进行黏附细菌计数。

1.6统计学方法所有结果应用SPSS12.0统计软件进行分析。

各项指标经正态性及方差齐性检验后，组间比较采用LSD-t检验，若不符合正态分布、方差不齐，则用秩和检验(Kruskal-Wallis H检验和Nemenyi法)。

均以α=0.05为检验水准。

2.结果等离子渗氮表面处理仅使原有表面粗糙度(Ra)值略微增加(见表1)，并在0.2μm以下；扫描电镜显示等离子渗氮处理后材料表面的原始划痕消失(见图1、图2)；金相检验表明纯钛渗氮后渗层与基体没有分界线(见图3)；GDS检测分析结果：从渗层原子浓度分布曲线(见图4)可以看出，等离子渗氮处理后钛表面主要由氮化钛化合物组成，渗层厚度约为4μm；细菌黏附实验结果(表2)：对纯钛材料而言，以抛光钛为对照，等离子渗氮处理后表面黏附细菌的量显著地减少(P<0.05)。

表1试件的表面粗糙度(μm)组别Ra[μm]±SD N(试件)抛光钛渗氮钛0.11±0.030.18±0.063030表2纯钛表面变形链球菌黏附量的比较抛光钛组渗氮钛组303031.0667±9.3879417.8333±7.37228*注：与抛光钛组比较，*P<0.0539··口腔颌面修复学杂志2009年1月第10卷第1期CHINESE JOURNAL OF PROSTHODONTICS JANUARY 2009VOL.10NO.13.讨论目前，人工种植牙临床应用日渐广泛。