钛表面硅烷化—明胶凝胶涂层的制备及性能研究

发布时间：2019-11-23 17:46

【摘要】：钛具有质轻、无毒、生物相容性好及弹性模量与人骨相近等一系列优点在临床上被广泛用作种植体的基体材料。但钛属于生物惰性材料,只能与周围骨组织之间形成简单的机械锁合,不能形成强有力的化学性键合,因此植入体很容易松动甚至脱落。为了改善钛与周围骨组织间的结合强度,化学表面改性技术是对钛进行活化处理十分有效的方法。 本文首先采用NaOH对钛进行碱热处理,再将3-氨丙基-三乙氧基硅烷(APTES)对钛表面进行硅烷化改性。利用扫描电子显微镜(SEM)、全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)多种检测方法对改性钛表面的形貌和结构成分进行了分析。通过仿生矿化实验研究了硅烷化钛对类骨磷灰石的诱导能力及诱导机理；最后通过体外人骨髓间充质干细胞培养实验对硅烷化钛的生物学性能进行了评价。结果表明：钛经碱热处理48h后形成了三维多孔结构,在三维多孔结构的钛表面接枝了APTES,并保留了三维多孔结构；硅烷化钛表面的氨基以及多孔结构对磷灰石的生长有很好的诱导作用,2倍模拟体液矿化7d具有更好的矿化效果,形成了类骨磷灰石；硅烷化的钛表面多孔结构以及材料表面的化学基团对细胞的生长有明显影响,能够促进成骨细胞的粘附、增殖及分化。 本文首先采用甲基丙烯酸酐(MA)对明胶(Gelatin)进行接枝改性,合成了甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA),研究了反应时间和甲基丙烯酸酐浓度对明胶取代度的影响；通过紫外光辐照技术在钛表面构建甲基丙烯酸酰化明胶涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR).氢核磁共振光谱(1HNMR)多种检测方法对改性钛表面的形貌和结构成分进行了分析。结果表明：随着反应时间的增长和甲基丙烯酸酐浓度的增大明胶的取代度最大；通过紫外光辐照技术,在硅烷化钛表面成功构建了凝胶涂层,并形成了5-10μm孔径的多孔凝胶涂层。 以牛血清白蛋白(BSA)为蛋白模型,研究了纯钛、碱热处理钛、硅烷化钛及明胶凝胶涂层钛表面对蛋白质的吸附和释放能力。利用酶标仪蛋白定量法和荧光显微镜(Fluorescence microscopy)、全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)检测方法对蛋白质进行定量和定性分析。结果表明：凝胶涂层的钛表面对浓度为1.5mg/ml的BSA的吸附量达到最大值,BSA的浓度再增大,吸附量不再增大；凝胶涂层钛对BSA的吸附量最大,表面具有纳米多孔结构的碱热处理钛和硅烷化钛对BSA的吸附量次之,纯钛对BSA的吸附量最少；以上四种材料BSA释放24h后,纯钛表面BSA的释放率达80%左右,碱热处理钛和硅烷化钛表面BSA的释放率次之,凝胶涂层的钛表面BSA的释放率最低仅为6%左右。以上说明,凝胶涂层改性的钛有望应用于体外构建组织工程骨支架及体内修复骨缺损的材料。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R318.08

【参考文献】

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本文编号：2565067