聚醚醚酮基复合材料表面成骨多肽功能化修饰的研究

发布时间：2017-07-28 10:31

  本文关键词：聚醚醚酮基复合材料表面成骨多肽功能化修饰的研究

  更多相关文章： 聚醚醚酮基复合材料 成骨多肽 聚多巴胺 功能化修饰

【摘要】：植入体植入机体后,直接通过其表面与植入体周围的骨组织相互作用,植入体的表面特性可影响周围细胞的粘附、增殖以及分化,最终决定骨整合的质量和植入手术成功与否。为了提高临床植入的成功率,植入体除了具有良好的生物相容性和机械性能外,还需要具有一定成骨活性,才能与周围骨组织形成良好的骨整合。本课题组曾以PEEK为基体,通过加入纳米羟基磷灰石(n-HA)和碳纤维(CF),制备了PEEK/CF/n-HA复合材料,本文简称：CHRPEEK,虽然其在力学性能上与骨组织更加匹配,但该复合材料的生物活性还有待提高。利用蛋白质和多肽片段作为提高生物材料的生物活性是目前组织工程领域研究的热点之一。研究证明,具有生物活性的蛋白质和多肽(如胶原、纤连蛋白、RGD多肽或骨形成蛋白等)对细胞的活性、粘附、增殖和分化功能具有促进作用。但是,蛋白质存在免疫原性和容易分解等问题。而多肽片段较易合成,不具有免疫原性,且同样具有生物大分子的活性功能,有文献报道从蛋白质中截取的RGD结构域有促进细胞粘附的功能。其中在骨形成蛋白家族(BMPs)中的研究较多,Hyung Keun Kim等在BMP-7的非成熟区结构提取出一段多肽序列,命名为BFP1。经过体内外的检测,发现BFP1的成骨活性优于BMP-7。为了获得具有更好成骨活性的CHRPEEK复合材料,本研究利用多巴胺较强的粘附作用,在CHRPEEK复合材料表面进行成骨多肽功能化修饰。在水溶液中,多巴胺分子之间发生氧化聚合反应,在CHRPEEK材料表面形成富含邻苯二酚官能团的聚多巴胺涂层。其中,邻苯二酚活性基团能够与BFP1多肽的氨基发生迈克尔加成反应,将具有成骨活性的BFP1成骨多肽化学接枝到CHRPEEK复合材料表面,获得了具有良好机械性能和成骨活性的CHRPEEK复合材料。本研究将未修饰的CHRPEEK复合材料及成骨多肽修饰的CHRPEEK复合材料通过扫描电镜(SEM),原子力显微镜(AFM),去离子水接触角,X线光电子能谱(XPS)对材料表面进行分析,证明经多巴胺涂层和成骨多肽修饰后的CHRPEEK材料表面的化学元素组成、亲水性、表面微形貌和化学基团均发生了变化。且通过体外细胞实验检测成骨多肽修饰的CHRPEEK材料表面更利于细胞的粘附和增殖,且无细胞毒性,说明成骨多肽修饰提高了CHRPEEK材料的生物相容性；通过实时定量PCR,免疫荧光,碱性磷酸酶活性等实验,证明功能化修饰的材料表面相对于未修饰的材料更能促进人骨髓间充质干细胞的成骨分化。通过将成骨多肽修饰的CHRPEEK种植体在比格犬胫骨上进行植入实验,结果显示,相对于未修饰的CHRPEEK植入体,成骨多肽修饰的CHRPEEK材料表面与周围骨组织的结合更好。上述结果充分说明了,基于聚多巴胺的成骨多肽功能化修饰,既改变了材料表面的亲水性,而且还维持了成骨多肽的生物活性。成功的提高了PEEK基复合材料的细胞相容性和成骨诱导活性,且能促进植入体在体内的骨整合功能,是一种可靠、易行且安全的材料表面修饰方法。
【关键词】：聚醚醚酮基复合材料 成骨多肽 聚多巴胺 功能化修饰
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R783.1
【目录】：

• 英汉缩略语名词对照5-6
• 中文摘要6-9
• 英文摘要9-13
• 前言13-16
• 第一部分 聚醚醚酮基复合材料表面成骨多肽功能化修饰16-23
• 1 材料和方法16-18
• 2 结果和讨论18-22
• 3 小结22-23
• 第二部分 成骨多肽修饰聚醚醚酮基复合材料的体外细胞实验23-36
• 1 材料和方法23-27
• 2 结果与讨论27-35
• 3 小结35-36
• 第三部分 成骨多肽修饰聚醚醚酮基复合材料的体内植入实验36-42
• 1 材料与方法36-37
• 2 结果与讨论37-41
• 3 小结41-42
• 全文总结42-43
• 参考文献43-48
• 文献综述48-61
• 参考文献56-61
• 致谢61-63
• 攻读学位期间已发表的文章63

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本文编号：583634