题目：膝关节腔内二氧化钛纳米颗粒对大鼠股骨关节软骨形态的影响

纳米二氧化钛（TiO2）材料具有良好的物理化学特性，被广泛应用于骨、软骨、关节、牙科等领域内的组织再生研究。然而，含有纳米TiO2材料的植入体在生物体内由于运动及各种生理环境的腐蚀，容易引起组织周围纳米颗粒沉积，导致骨溶解和植入体松动现象。本文主要通过建立大鼠股骨远端关节软骨三维(3D)模型定量研究纳米颗粒沉积对关节软骨形态的影响。 以锐钛矿纳米TiO2颗粒为研究对象，通过向大鼠膝关节腔注射纳米TiO2颗粒悬浮液模拟体内植入物磨损颗粒的产生，利用Micro-CT成像和力学压入实验技术，研究关节腔内纳米TiO2材料对大鼠关节软骨形态的影响。首先，经预实验，选取30%泛影葡胺离子造影剂浓度和最佳的Micro-CT扫描条件，使得造影剂、软骨和软骨下骨组织易于分割，实现软骨组织的Micro-CT成像。然后，对不同实验组大鼠股骨远端关节软骨进行Micro-CT扫描成像，在Mimics中对软骨进行分割，重建膝关节软骨三维模型，利用此模型计算关节软骨的体积和厚度改变。结果表明，大鼠随年龄增长，膝关节软骨体积逐渐减少，厚度逐渐变薄；关节腔注射纳米TiO2材料后，膝关节软骨体积和厚度均出现显著性的降低。 进一步用力学压入实验测量关节软骨厚度，首先设计一组三自由度的组合底座和小尺寸压头（=0.5mm），根据软骨与骨组织在力学加载下产生不同的力学载荷变形曲线，分析得到软骨组织的厚度。该结果与软骨重建模型所得结果进行比较，分析表明两种方法测得的软骨厚度具有很好的一致性。 本研究通过选择合适的造影剂和Micro-CT扫描条件，实现了大鼠股骨关节软骨3D模型的重现，找到了一种新颖的测量小动物关节软骨形态的方法。膝关节腔注射纳米TiO2材料后，纳米TiO2¬材料对软骨组织的生长产生了明显的抑制作用，造成软骨组织厚度和体积均呈现显著性的降低，为进一步研究磨损纳米颗粒的生物效应提供了科学基础。