VEGF模拟肽修饰的PEEK植入体的体外生物性能研究

发布时间：2020-06-03 03:31

【摘要】：目的:探究于聚醚醚酮(PEEK)植入体的表面修饰血管内皮生长因子(VEGF)模拟肽(QK),以提高PEEK的亲水性,及其对HUVECs的粘附、增殖及功能活性的可行性,以期找到一种高效、稳定的材料修饰方法来改良PEEK的生物学活性,为3D打印PEEK植入体更好的应用于临床骨修复奠定基础。方法:实验一,PEEK材料的表面修饰及表征检测:PEEK片用弱碱性的多巴胺溶液浸泡24h后,即在材料表面沉积形成聚多巴胺(PDA)层,利用PDA的超强粘附作用将血管内皮生长因子(VEGF)模拟肽(QK)接枝到PEEK材料表面,按材料处理方式的不同将实验分为三组:无修饰的PEEK组、仅有PDA涂层的PEEK-PDA组、修饰QK的PEEK-PDA-QK组;各组样本材料的接触角用接触角测量仪测定,以分析材料的亲水性;用X线光电子能谱(XPS)分析PEEK材料表面主要的化学元素,来验证QK是否成功修饰在材料的表面。实验二,体外细胞实验:三组材料分别与人脐静脉内皮细胞(HUVECs)共培养,分别在细胞培养的一定阶段,通过检测乳酸脱氢酶活性、CCK-8检测细胞增殖、测定细胞培养上清中一氧化氮(NO)含量和鬼笔环肽染色细胞骨架等实验,分析各组材料对HUVECs的毒性、粘附、增殖和功能活性。应用SPSS19.0软件对计量资料进行单因素方差分析,P0.05表示结果的差异具有统计学意义。结果:实验一:三组材料的接触角从小到大依次为PEEK-PDA-QK组PEEK-PDA组PEEK组(P0.05),亲水性与接触角大小呈反比,可见PEEK-PDA-QK组亲水性最佳;XPS结果显示PEEK组材料表面的主要元素为C、O,PEEK-PDA-QK及PEEK-QK组材料表面的主要元素为C、O、N,其中PEEK-PDA-QK组的N含量及N/C比例均较PEEK-PDA组高,可表明QK成功的接枝在PEEK表面,此外,PEEK-PDA组表面也检测到N元素,提示PEEK表面具有PDA涂层。实验二:HUVECs与三组材料共培养第1d、3d时,各组的LDH活性差异无统计学意义(P0.05);细胞培养12h、1d、3d、5d时,CCK-8细胞增殖实验结果为:OD值大小依次为PEEK-PDA-QK组PEEK-PDA组PEEK组(P0.05);细胞与PEEK材料共培养1d、2d、3d时,培养上清中的NO浓度结果为:PEEK-PDA-QK组PEEK-PDA组PEEK组(P0.05);细胞骨架染色观察可见PEEK-PDA-QK组的细胞附着情况最佳,胞内微丝骨架最为密集,且排列规律,细胞呈良好延伸的扁平梭性,细胞间有较多丝状足紧密连接,其次为PEEK-PDA组,胞内有一些排列紊乱的微丝骨架,细胞间可见少量丝状足连接,但PEEK组的情况最差,细胞附着量最少,细胞较稀疏且胞间无明显连接,胞内微丝骨架模糊。结论:实验成功的利用PDA涂层将QK接枝在PEEK表面,QK修饰后PEEK的亲水性明显改善,且对HUVECs的粘附、增殖能力及功能活性均有明显的提高,同时PDA涂层也能一定程度的提高PEEK生物学活性。因此,本研究认为PDA接枝活性多肽的修饰方法简单、有效,且具有生物安全性;PEEK表面接枝QK后生物学活性明显改善,具有一定的成血管潜能,使PEEK材料的生物学性能得到改良,为PEEK材料的研究与应用提供了一种新思路。
【图文】：

示意图,羟基磷灰石,改性方法,碳纤维

- 9 -图 1 PEEK 改性方法示意图（HA 即羟基磷灰石，CF 即碳纤维）[13-20]Figure 1 The Graphic of PEEK Modification Method[13-20]

化学反应过程,多巴胺

聚多巴胺形成的化学反应过程
【学位授予单位】：西南医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08

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