钛表面丝素蛋白调控磷酸钙仿生矿化的研究

发布时间：2017-04-20 00:10

  本文关键词：钛表面丝素蛋白调控磷酸钙仿生矿化的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：骨缺损的修复，一直是临床医学、生命科学以及材料科学领域的难点。钛（Titanium，Ti）因耐蚀性好、韧性高、弹性模量与骨接近等优点，已成为临床骨科和牙科广泛应用的植入材料。但是，钛的主要成分与骨组织完全不同，不能与骨形成化学结合，缺乏骨诱导能力。故对钛表面进行修饰以提高其生物活性，是提高其骨诱导能力的关键。在钛表面制备磷酸钙涂层即是提高骨诱导能力的有效方法。而已有研究报道，丝素蛋白(silk fibroin，简称SF)中的—COOH基团易诱导磷酸钙的矿化。同时，丝素蛋白具有良好的结构稳定性、生物安全性和可降解性，是一种优良的生物材料。故本文将丝素蛋白涂覆到钛表面，研究其调控磷酸钙晶体生长的过程与机制，并进一步评价这种涂层材料的生物相容性。 本研究首先通过在钛表面涂覆丝素蛋白膜与仿生矿化相结合的方式，在复合材料上制备磷酸钙涂层。运用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线多晶粉末衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜（TEM）等表征方法对所制备的涂层进行形貌、晶相和结构等分析。再将成骨样细胞MG-63细胞种植于所制得的复合涂层上进行共培养，运用荧光染色、MTT和碱性磷酸酶活性测定等方法，来检测复合材料对MG-63细胞的粘附、增殖和分化的影响。最后，采用皮下埋植的方式将复合材料植入大鼠体内，观察其对大鼠组织及生命活动的影响。定期取出材料及周围组织，经免疫组织染色（苏木精-伊红染色）和FESEM，观察大鼠的组织反应，进而探讨其组织相容性，为复合材料的后续应用做准备。 研究结果显示，丝素蛋白膜可以诱导磷酸钙在钛表面沉积，而在丝素蛋白膜中添加羟基磷灰石（Hydroxyapatite，简称HAP或HA）颗粒或将丝素蛋白膜经饱和氢氧化钙溶液处理，可以提高磷酸钙晶体沉积速度，所制备的涂层晶体形貌呈圆边片层状，主要晶相为磷酸八钙，并且沿002晶面择优取向生长。细胞实验结果表明，钛表面涂覆的丝素蛋白及矿化涂层，有利于MG-63细胞的粘附、增殖与早期成骨分化，说明此种复合涂层具有良好的细胞相容性。动物皮下埋植实验结果显示，，复合涂层有利于结缔组织的生长，没有引起明显的炎症反应与组织坏死现象，证明其具有良好的组织相容性，是一种良好的生物涂层材料。
【关键词】：钛 丝素蛋白 磷酸钙 仿生矿化 生物相容性
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 骨组织的修复与骨组织工程11-12
• 1.1.1 骨组织与骨缺损的修复11-12
• 1.1.2 骨组织工程12
• 1.2 磷酸钙的仿生矿化12-15
• 1.2.1 人体中的磷酸钙12
• 1.2.2 磷酸钙的仿生矿化方法12-15
• 1.3 钛与羟基磷灰石的仿生矿化15-17
• 1.3.1 基体的官能团化15-17
• 1.3.2 晶体成核与生长17
• 1.4 丝素蛋白与磷酸钙的仿生矿化17-19
• 1.5 钛／丝素蛋白复合材料与磷酸钙的仿生矿化19-20
• 1.6 本课题研究的目的及内容20-22
• 第二章 钛表面丝素蛋白膜/磷酸钙复合涂层的制备与表征22-36
• 2.1 引言22-23
• 2.2 实验部分23-26
• 2.2.1 实验材料与仪器23-24
• 2.2.2 实验步骤与方法24-26
• 2.3 实验结果与分析26-33
• 2.3.1 矿化前各组钛片表面的比较26-28
• 2.3.2 矿化不同时间的钛片表面 FESEM 及 EDS 结果28-30
• 2.3.3 矿化不同时间的各组钛片 XRD 分析30-32
• 2.3.4 矿化不同时间的钛片 FTIR 分析32-33
• 2.3.5 TEM 分析33
• 2.4 讨论33-34
• 2.4.1 丝素蛋白膜及其不同处理方式对磷酸钙晶体生长的影响33-34
• 2.4.2 钛表面丝素蛋白膜上的磷酸钙晶体生长过程34
• 2.5 本章小结34-36
• 第三章 复合材料的 MG-63 细胞相容性研究36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 实验材料与方法36-41
• 3.2.1 实验原料与器材36-38
• 3.2.2 实验方法38-41
• 3.3 实验结果与分析41-43
• 3.3.1 细胞形态学观察41-42
• 3.3.2 MTT 实验检测细胞增殖42
• 3.3.3 细胞碱性磷酸酶活性测定42-43
• 3.4 讨论43-44
• 3.4.1 涂层材料对 MG-63 细胞粘附与增殖的影响43
• 3.4.2 涂层材料对 MG-63 细胞早期分化的影响43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 复合材料的生物组织相容性研究45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 实验部分45-47
• 4.2.1 实验材料45
• 4.2.2 大鼠皮下埋植实验45-47
• 4.3 实验结果与分析47-51
• 4.3.1 埋植前的骨钉表面形貌观察47-48
• 4.3.2 皮下埋植实验后的组织学检查48-51
• 4.3.3 皮下埋植后的骨钉表面 FESEM 观察51
• 4.4 讨论51
• 4.5 本章小结51-53
• 第五章 结论53-54
• 参考文献54-62
• 硕士期间成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

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本文编号：317471