形状影象合金（shape memory alloys，，，，，，，，SMA）是一类具有在热机械变形或磁变形等特定刺激作用下坚持预编程形状能力的形状影象质料[1]。。。。。。自1932 年 SMA被发明后，，，，，，，，已发明几十种差别的合金质料具有形状影象效应，，，，，，，，可归纳综合为镍钛（NiTi）合金、铁基合金、镁基合金和铜基合金[2]。。。。。。由于具有优异的生物相容性[3]、稳固性[4]和热机械性能，，，，，，，，以 NiTi合金（nickel-titanium alloy或 Ni-Ti alloy）为基础的 SMA在大大都应用中更为可取，，，，，，，，如航空航天、骨科植入物和牢靠装置、联接器和紧固件、电气清静装置、水师、运动装备以及外科手术器械等[5-6]。。。。。。

然而，，，，，，，，由于镍钛合金中含镍量达50 at%左右，，，，，，，，一旦植入体爆发侵蚀，，，，，，，，镍离子（Ni2+）就会溶出向周围扩散导致细胞畸变，，，，，，，，甚至爆发癌变作用，，，，，，，，影响其自己性能，，，，，，，，从而限制了它在医学领域的恒久使用[7]。。。。。。为此，，，，，，，，海内外学者实验做了大宗的外貌处置惩罚，，，，，，，，接纳物理化学、电化学、形态学及生物化学等多种要领对镍钛影象合金外貌举行改性，，，，，，，，如等离子喷涂

[8]、离子注入[9]、电解抛光[10]、阳极氧化[11]、酸碱处置惩罚[12]等，，，，，，，，这些手艺均在差别水平上取得了优异的效果，，，，，，，，但都有各自的缺乏之处。。。。。。孙向东等[13]研究指出，，，，，，，，镍钛合金去合金化的实现途径有两种：一是降低去合金液内的镍离子浓度；；；；；；；二是在外貌形成稳固的钛氧化物。。。。。。因此本研究选用强氧化剂过氧化氢溶液对镍钛合金举行处置惩罚，，，，，，，，旨在确保其生物清静性的同时，，，，，，，，能在镍钛合金外貌形成稳固的氧化物。。。。。。

本研究将对3D打印镍钛合金举行去合金化处置惩罚并与酸蚀处置惩罚比照，，，，，，，，研究其理化特征、成骨活性功效，，，，，，，，旨在探讨一种越发轻盈、高效的外貌处置惩罚方法，，，，，，，，以包管其清静性，，，，，，，，并提升它的耐侵蚀能力及生物性能，，，，，，，，为镍钛合金作为医用质料特殊是植入 /介入器械的恒久清静临床应用，，，，，，，，提供可借鉴的思绪和理论指导。。。。。。

一、质料与要领

1、主要质料及试剂、仪器：

镍钛合金粉末（德普润新质料，，，，，，，，北京）；；；；；；；人骨髓间充质干细胞（human bone marrow mesenchymalstem cells，，，，，，，，hBMSCs）（佳木斯大学基础医学院提供）；；；；；；；过氧化氢溶液（大茂化学试剂，，，，，，，，天津）；；；；；；；盐酸溶液（欧博凯化工，，，，，，，，天津）；；；；；；；硫酸溶液（欧博凯化工，，，，，，，，天津）；；；；；；；MEM作育基（Biosharp，，，，，，，，上海）；；；；；；；胎牛血清（Gibco，，，，，，，，美国）；；；；；；；CCK-8 细胞检测试剂盒（Beyotime，，，，，，，，上海）；；；；；；；Mlab 3D打印机（GE Additve，，，，，，，，美国）；；；；；；；FV1000 激光共聚焦显微镜（Olympus，，，，，，，，日本）；；；；；；；JC200001 接触角丈量仪（中晨装备，，，，，，，，上海）；；；；；；；RS232 多功效酶标仪（麦莎生物，，，，，，，，上海）。。。。。。

2、实验分组及要领：

使用 Geomagic Design X软件举行设计建模，，，，，，，，镍钛试件尺寸设计为直径10 mm、厚度为2 mm的圆片，，，，，，，，将数据导入3D打印机中，，，，，，，，选择镍钛合金打印参数举行打印，，，，，，，，本实验使用的镍钛合金粉末为平均粒径10~53 μm的球形近等原子比粉末。。。。。。

A组：使用150 目 Al2O3 砂砾，，，，，，，，喷砂角度为90°，，，，，，，，压强为0.2 MPa，，，，，，，，时间60 秒，，，，，，，，对样品举行喷砂处置惩罚。。。。。。

B组：将以上喷砂后的试样放入70℃的盐酸与硫酸（浓度比例1:1）溶液中酸蚀处置惩罚60 分钟。。。。。。

C组：将喷砂处置惩罚后的试样置于80℃浓度为15%、pH为3 的过氧化氢溶液中3 小时，，，，，，，，举行去合金处置惩罚。。。。。。

3、 视察指标：

（1）外貌理化性能表征：

每 组 各 取1 个 样 品，，，，，，，， 用 扫 描 电 子 显 微 镜（scanning electron microscope, SEM） 观 察 表 面形貌特征；；；；；；；每组取3 个样品，，，，，，，，用能谱仪（energydispersive spectrometer, EDS）对各组外貌因素举行剖析，，，，，，，，丈量后取均值；；；；；；；室温下用接触角丈量仪丈量外貌接触角。。。。。。

（2）体外细胞相容性评价：

①细胞作育48 小时后每组各取1 个样品，，，，，，，，处置惩罚后加入鬼笔环肽与赫斯特细胞核蓝色荧光染料（Hoechst 33342）划分举行细胞骨架和细胞核染色，，，，，，，，然后使用激光共聚焦扫描显微镜（laserscanning confocal microscope, LSCM）对细胞位置和卵白骨架举行视察。。。。。。每组取3 个样品置于24孔板中，，，，，，，，每孔加入3×10⁴ 个 hBMSCs 悬液500 μL与试样共作育，，，，，，，，置于37℃、5% CO₂ 作育箱作育1、3、5 天后，，，，，，，，每组5 个复孔，，，，，，，，用 CCK-8 试剂盒举行检测。。。。。。②在灭菌后的试样外貌以2×10⁴ 个细胞 /每孔接种，，，，，，，，并用完全作育基作育，，，，，，，，3 天后换 成诱导作育基作育，，，，，，，，隔天替换1 次作育基，，，，，，，，接纳天狼星红染色要领测定 I型胶原渗透情形。。。。。。③茜素红染色法测定细胞外基质的矿化水平。。。。。。

4、 统计学要领：

接纳 Graphpad Prism 8 举行统计剖析，，，，，，，，实验效果接纳平均值 ±标准差体现，，，，，，，，若是 P<0.05，，，，，，，，则以为差别具有统计学显著性。。。。。。

二、实验效果

1、 外貌理化性能表征：

SEM效果显示喷砂组外貌呈形状不规则的凹坑和攻击痕；；；；；；；酸蚀组形成类似纤维网格状的结构；；；；；；；去合金组外貌获得了匀称、多孔的纳米网架结构（图1）。。。。。。

EDS效果如表1，，，，，，，，去合金后外貌镍元素（Ni）含量比其他两组显着降低，，，，，，，，为18.6 wt%，，，，，，，，氧元素（O）含量也较其他两组高。。。。。。

接触角丈量仪检测效果如图2，，，，，，，，喷砂组、酸蚀组和去合金组的外貌水接触角划分为76.99°±7.03°、62.05°±4.14°和17.67°±2.66°，，，，，，，，组间较量差别均有统计学意义（P<0.01）。。。。。。

2、体外细胞相容性评价：

（1）细胞形态视察：

图3 所示，，，，，，，，在喷砂处置惩罚后，，，，，，，，外貌上 hBMSCs数目较少且未见到伪足生长，，，，，，，，也无显着的铺展；；；；；；；在酸蚀处置惩罚组试样的外貌，，，，，，，，细胞的生长形态相似，，，，，，，，伪足增多，，，，，，，，向周围铺展，，，，，，，，细胞数目也有所增添；；；；；；；在去合金组的试样外貌，，，，，，，，所有细胞都铺展优异，，，，，，，，笼罩的面积也较其他组增大，，，，，，，，并且向三维偏向舒展，，，，，，，，伪足和胞间连丝都增添，，，，，，，，细胞之间已没有了界线。。。。。。

（2）细胞增殖实验：

CCK-8 细胞增殖实验检测效果显示，，，，，，，，作育1、3、5 天后，，，，，，，，各组细胞的生长速率随着作育时间的延伸呈递增趋势，，，，，，，，差别时间点的较量有显著性差别（P<0.05）。。。。。。实验效果证实，，，，，，，，去合金组试样外貌的细胞增殖最快，，，，，，，，酸蚀组次之，，，，，，，，喷砂组最慢（图4）。。。。。。

（3）细胞分解能力检测：

图5、图6 划分是差别样品外貌诱导细胞作育7 天和14 天后Ⅰ型胶原渗透与细胞外基质矿化的效果，，，，，，，，随着诱导时间延伸，，，，，，，，去合金组的Ⅰ型胶原和细胞外基质矿化水平增添最多，，，，，，，，增添速率也较其他组更快，，，，，，，，说明去合金化处置惩罚能够增进 hBMSCs分解，，，，，，，，且随着诱导时间延伸，，，，，，，，对hBMSCs分解的增进作用更显着。。。。。。

三、讨论

作为植入质料，，，，，，，，未经处置惩罚的3D打印镍钛合金外貌由于较粗糙，，，，，，，，没有微孔结构，，，，，，，，倒运于细胞的识别和黏附，，，，，，，，且其在接触体液时，，，，，，，，由于侵蚀可能导致植入体镍离子的释放，，，，，，，，可能会对人体爆发毒性[14-15]，，，，，，，，因此必需一直通过种种外貌处置惩罚要领提高镍钛合金植入物的理化特征，，，，，，，，从而增强植入物的生物学性能，，，，，，，，提高生物相容性，，，，，，，，增进植入体与骨组织的团结，，，，，，，，缩短愈适时间。。。。。。去合金是一种以化学或电化学的方法，，，，，，，，对一种或几种金属举行选择性的蚀刻，，，，，，，，然后用差别质料之间的电势差别，，，，，，，，将一种以上的活性金属离子举行选择性的消融，，，，，，，，以获得具有一连的十纳米到几百微米的三维孔隙结构[16]。。。。。。现在，，，，，，，，去合金法由于其经济、高效、可控等优点在纳米多孔体的制造中获得了越来越多的重视，，，，，，，，但现在海内对镍钛合金去合金的相关报道较少，，，，，，，，且去合金后的镍钛合金生物相容性有待进一步磨练。。。。。。

本研究中去合金处置惩罚后的外貌较其他两组形成越发富厚的纳米级网架结构，，，，，，，，说明它可以使喷砂后的不规则外貌爆发多级孔隙，，，，，，，，也因此可以消除喷砂后外貌形成的不规则浅坑，，，，，，，，并且相较于酸蚀后的外貌，，，，，，，，去合金可以使外貌孔洞加深、数目增多，，，，，，，，排列也更细密，，，，，，，，为外貌亲水性能提供了形貌基础。。。。。。本实验效果可见，，，，，，，，与其他两组相比，，，，，，，，去合金外貌的镍元素含量降至18.6 wt%，，，，，，，，大大降低了镍离子释放对人体爆发毒性的可能；；；；；；；在去合金组，，，，，，，，氧元素的含量也显着增添，，，，，，，，批注其对金属的氧化有一定增进作用，，，，，，，，在其外貌可能形完婚水性的氧化钛膜层[17]。。。。。。

理想的植入体应具有优异的细胞相容性和优异的成骨活性。。。。。。本研究在去合金化的历程中，，，，，，，，外貌增添了纳米级网格结构，，，，，，，，为细胞的附着和延伸创立了更多空间，，，，，，，，从而使其更多地向三维偏向延伸，，，，，，，，而围绕着网格突起的边沿也“锚定”了由细胞延伸出来的伪足，，，，，，，，并且与试件接触越发细密。。。。。。批注随着植入体润湿性的增大，，，，，，，，其扩展区域也随之增大[18]。。。。。。Hallab等[19]的实验还批注，，，，，，，，植入体的外貌与亲水性的关系比，，，，，，，，外貌粗糙度对其影响更显着。。。。。。从体外细胞活性实验可以看出，，，，，，，，各组样品都支持细胞的增殖与分解，，，，，，，，随着植入体浸润性的增强，，，，，，，，其细胞增殖能力和骨团结能力也随之增强[20]，，，，，，，，同时也说明骨髓间充质干细胞能够遭受样品释放的 Ni2+，，，，，，，，有研究也证实等原子比镍钛合金对细胞具有极低的毒性，，，，，，，，批注其具有优异的生物相容性[21]。。。。。。

本研究中去合金化形成的纳米级网格状结构外貌是一种优异的外貌改性要领，，，，，，，，优化了试件的外貌性能，，，，，，，，具有优异的细胞相容性，，，，，，，，并且能够增进成骨功效的表达，，，，，，，，有望改善镍钛植入物的骨团结能力和植入物的恒久稳固，，，，，，，，但其在体内的相关指标验证还需进一步通过动物实验来实现。。。。。。

利益冲突 本文作者均声明不保存利益冲突作者孝顺声明 秦欣玉：实验设计、实验实验、数据剖析和论文写作等全历程；；；；；；；张亮、陈莹莹、韩泽奎：加入实验实验；；；；；；；宿玉成、王心彧：提供研究经费、论文修改和审阅指导。。。。。。

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