口腔种植体用聚醚醚酮（PEEK）表面多巴胺-二氧化钛复合涂层改性

发布时间：2020-05-12 00:55

【摘要】：聚醚醚酮(PEEK)由于具有良好的生物相容性与人体骨骼接近的弹性模量以及无毒等优势,近些年来在口腔种植体领域得到了广泛的关注,但是,PEEK属于惰性材料,表面生物活性较低,不利于与其他材料以及牙体组织的粘结以及细胞的黏附、生长,同时PEEK表面抗菌性较差,使其在口腔材料领域受到了很大的限制。因此采用适当的方法提高PEEK的生物活性和抗菌性成为了需要迫切解决的问题,表面改性能在不损失PEEK基体力学性能的前提下,改善PEEK表面的生物活性,因此成为了近年来的研究重点。本研究采用多巴胺(Dopamine,DA)在材料表面强力的黏附作用涂覆PEEK基体,并利用聚多巴胺中的酚羟基作为连接二氧化钛的锚定点,在其表面形成PDA-TiO_2复合涂层。该涂层利用多巴胺能够有效地促进成纤维细胞的黏附、生长、以及二氧化钛的优异生物相容和抗菌作用,以在PEEK表面构建兼具促口腔成纤维细胞、成骨细胞黏附和抗菌的表面改性层。研究通过材料学的表征方法(SEM、XRD、FT-IR、XPS、白光干涉)解析涂层成分、结构与结构等特征;通过氨基定量和水接触角来确定涂层的物理化学性质;通过成纤维细胞、成骨细胞以及巨噬细胞体外静态培养评价复合涂层的软组织密封、骨整合及炎症激活能力;通过与金黄色葡萄球菌以及变形链球菌的共培养评价复合涂层的抗菌性能。涂层材料学表征表明二氧化钛通过化学键的形式与表面聚多巴胺结合形成复合涂层,复合涂层中含有锐钛矿型的二氧化钛以及氨基基团,并且涂层的亲水性及表面能随着表面二氧化钛含量的增加逐渐提高体外细胞静态培养结果发现复合涂层能够促进成纤维细胞早期在表面的黏附与增殖,并且随着氨基含量的降低该促进效果会呈现下降趋势;与成纤维细胞效果相似,该复合涂层能很明显的促进成骨细胞增殖,并且随着表面二氧化钛含量增加该效果越明显;同时该复合涂层不会引起强烈的炎症反应。体外抗菌实验可以发现,该复合涂层对金黄色葡萄球菌以及变形链球菌在表面的生长能起到很好的的抑制作用,具有良好的抗菌效果。分析认为复合涂层中氨基对细胞黏附的促进作用以及锐钛矿型二氧化钛和多巴胺的杀菌作用是其具有优良生物相容性和抗菌性的原因。
【图文】：

合成过程,结构式

聚醚醚酮（poly-ether-ether-ketone，简称 PEEK），是以二苯砜作为溶剂由4,4—二氟二苯甲酮与对苯二酚在碱金属碳酸盐存在的条件下进行缩聚反应制得的一种特种高分子工程塑料，，其合成及结构式如图 1-1 所示，一个酮键和两个醚键的重复单元构成 PEEK 的主链结构，属于新型有机高分子化合物，其软化点为168℃，熔点为 334℃，拉伸强度 132～148 Mpa，强度和模量与钢相当，质量较轻，无定形状态下密度为 1.265g/cm3，最大结晶度可达 48%[24]。聚醚醚酮作为聚芳醚酮塑料家族中重要的一员，自被发明以来，以其优良的性能，一直受到长期的重视，在航空航天、汽车制造以及精密仪器制造等高科技领域受到了的广泛的应用，被称为“21 世纪最有前途的材料”，此外，PEEK 材料由于可靠的生物安全性，合适的弹性模量以及良好的表面性质被广泛用于医学领域，在关节替换、脊柱植入等骨科领域已取得了广泛的应用，被公认为是理想的骨替代材料。在口腔领域中，PEEK 及其复合材料常被用作种植体、临时基台、固定义齿、底冠、活动义齿支架等[25-27]。

生物活性,植入体,改性研究,改性方法

西南交通大学硕士研究生学位论文第 7 页为植入体植入之后表面易感染口腔中的细菌，引起炎症反应，给患者增加痛苦[35]。1.5 口腔种植体 PEEK 改性的研究及进展为了改善 PEEK 的上述缺点，拓宽 PEEK 植入体在临床上的应用，近年来研究者们进行了大量的改性研究，如图 1-2 所示目前按照常见的改性方法可分为以下四种改性方式[36]。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG174.4;R783.1

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