鈦及鈦合金是常用的骨植入材料，當(dāng)其植入人體后，體內(nèi)免疫系統(tǒng)會(huì)識(shí)別為外來的異物，產(chǎn)生免疫反應(yīng)。巨噬細(xì)胞是骨免疫反應(yīng)的主要效應(yīng)細(xì)胞，其功能性表達(dá)會(huì)影響隨后的成骨細(xì)胞系行為。鈦植入體表面的二氧化鈦（TiO₂）鈍化膜是植入體直接與巨噬細(xì)胞接觸的物質(zhì)，對(duì)于骨整合具有重要意義。

近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員鄭學(xué)斌與曹韞真等開展合作，在鈦植入體對(duì)巨噬細(xì)胞炎癥功能調(diào)控的機(jī)理研究中取得新進(jìn)展。研究人員利用原子層沉積技術(shù)結(jié)合紫外輻照及自組裝單分子層方法，在不改變植入體表面形貌的基礎(chǔ)上構(gòu)建TiO₂親水薄膜和疏水薄膜，并形成親水與疏水條帶相間的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，相比于疏水表面，親水TiO₂薄膜表面更有利于巨噬細(xì)胞向抑炎癥的M2極化表型轉(zhuǎn)變，在親/疏水條帶相間表面能清晰觀察到巨噬細(xì)胞形態(tài)的差異。M2型巨噬細(xì)胞通過分泌較多的相關(guān)因子促進(jìn)前成骨細(xì)胞的成骨分化和礦化，對(duì)骨組織修復(fù)產(chǎn)生有利影響。

相關(guān)機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，TiO₂薄膜表面的親水性可通過影響兩種特異性蛋白（纖連蛋白/FN和纖維蛋白原/FG）的構(gòu)象來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的炎癥功能。親水表面的FN活性更高，細(xì)胞識(shí)別位點(diǎn)RGD更加暴露；而疏水表面的FG活性更高，γ鏈中細(xì)胞識(shí)別位點(diǎn)P1、P2片段更加暴露。巨噬細(xì)胞通過β1和β2整聯(lián)蛋白分別識(shí)別FN和FG，因此親水表面巨噬細(xì)胞β1整聯(lián)蛋白表達(dá)較高，而疏水表面β2整聯(lián)蛋白更易表達(dá)。進(jìn)一步研究表明，β1和β2整聯(lián)蛋白能夠分別激活細(xì)胞內(nèi)PI3K/Akt信號(hào)通路和NF-κB信號(hào)通路，相應(yīng)地促進(jìn)細(xì)胞向抑炎癥（M2）和促炎癥（M1）表型極化。

相關(guān)研究結(jié)果以Unveiling the Mechanism of Surface Hydrophilicity-Modulated Macrophage Polarization 為題發(fā)表在Advanced Healthcare Materials. 2018, 1800675 (DOI:10.1002/adhm.201800675)雜志上，論文第一作者為上海硅酸鹽所在讀博士研究生呂林。

該工作得到國家自然科學(xué)基金、上海市科委等的資助與支持。