骨修复材料表面的纳米功能化修饰研究
发布时间：2021-11-04 05:06
骨修复材料的骨诱导能力差以致修复缓慢以及术后感染是现阶段临床骨修复需要解决的难点问题。通过对骨修复材料的表面进行修饰使其获得良好的生物学性能具有重要的意义。目前表面修饰多集中于表面微纳多级结构修饰和物理化学性质修饰,使其具备骨诱导能力。本论文重点研究了对骨修复材料表面进行多功能化修饰,使其具备骨诱导、抗菌和刺激响应等多功能。包括以下内容:（1）利用条件温和的电沉积方法在金属钛（Ti）表面制备壳聚糖/银纳米颗粒/羟基磷灰石（CS/Ag/HA）复合涂层。在电沉积过程中,CS作为稳定剂,不仅使银纳米颗粒（Ag-NPs）在涂层中分散均匀,而且还减少了 Ag-NPs对细胞的毒性。同时,将骨形态发生蛋白（BMP-2）与肝素通过静电作用固定于CS/Ag/HA 复合涂层表面。体外和体内实验证明BMP/CS/Ag/HA复合涂层,具有骨诱导性能够促进新骨生成。抗菌实验表明该涂层具有抗菌性,从而减小骨愈合部位受细菌感染的风险。（2）利用条件可控的脉冲电化学沉积法在Ti表面制备了羟基磷灰石纳米颗粒/银纳米颗粒/聚吡咯（HA/Ag/PPy ）涂层。PPy在其中不仅作为羟基磷灰石纳米颗粒（HA-NPs ）成核的球...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２通过高分辨电子束刻蚀技术制备的具有不同直径的纳米凹槽阵列１３９１??
杂的金属基底。电化学沉积的原理是在含一定浓度的钙盐和磷盐的电解液中，通过在??工作电极施加电压使其附近的水电解出ＯＩＴ，从而使工作电极附近的ｐＨ和钙磷盐的过??饱和度升高，最后在工作电极表面沉积得到钙磷涂层（图１－６）。而且，通过调节电解??液的钙磷浓度、ｐＨ、电压、和温度可以得到不同结构的钙磷晶体。电化学沉积被广泛??用于生物医学领域。Ｋｕｏ等人［８８］在室温下通过电化学沉积的方法在Ｔｉ表面制备了一层??致密的ＨＡ涂层用于提高Ｔｉ的生物相容性。Ｍａｎｓｏ等人１８９１也利用电化学沉积技术在碱??性条件下成功的在Ｔｉ表面制备出了具有生物活性的ＨＡ涂层。??电化学工作站??Ｉｆ?了?＊１力参比电极??ＴＴ??对电极／工作电极??，—一电解液??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ??图１－６电化学沉积示意图??电泳沉积是另一种己被广泛用于在金属表面制备钙磷涂层的方法。电泳沉积具有??制备条件温和、制备过程非线性、涂层成分和结构可控等优势。电泳沉积的原理为悬??
上通过吸附不同的硅烷制备得到了具有从疏水到亲水的不同端基的ＳＡＭ，如甲基??（ＣＨ３）、氨基（ＮＨ２）、羧基（ＣＯＯＨ）和羟基（０Ｈ）。他们发现不同的表面环境对细??胞有着不同的影响（如图１－７）。材料表面亲疏水性平衡对细胞的增殖和分化影响是现??阶段研宄热点之一。??ｘｘｘｘ?３ＢｉｆｅＨ??ｙ?＝?ＮＨ２，Ｃ〇ＯＨ，??ＰＥＧ，?ＣＨ３?０?＝?９０°?０?＝?６０°?０?＝?５０°?０?＝?３０°??Ｆｉｇ．?１－７?Ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｃｏｎｆｏｃａｌ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｈｕｍａｎ?ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔｓ?ａｔｔａｃｈｅｄ?ｔｏ?ＳＡＭｓ?ｗｉｔｈ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔａｉｌ?ｇｒｏｕｐｓ?（Ｘ?＝?ＣＨ３，?ＮＨ２，?ＣＯＯＨ，?ＰＥＧ）?ａｆｔｅｒ?ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?２?ｈ．?０?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ｔｈｅ??ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄ?ｗａｔｅｒ－ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｓｕｒｆａｃｅｓ??图１－７人成纤维细胞在不同端基（Ｙ＝ＣＨ３，ＮＨ２，?ＣＯＯＨ，?ＰＥＧ）?ＳＡＭ表面培养２小时后??的激光共聚焦荧光染色照片。ｅ代表材料表面水的接触角１１（５３１??紫外光接枝法也是一种在材料表面接枝功能基团的方法。紫外光接枝法原理是通??过紫外光照射在材料表面产生自由基，这些自由基再引发单体聚合。其优点为：１）条??件温和，不影响基底的自身性能；２）反应速度快；３）接枝聚合程度可控；４）成本低，??可大批制备。通过紫外光接枝法可改变材料表面亲疏水性及生物相容性。Ｚｈａｏ等人＿??利用紫外光接枝法在聚碳酸酯聚氨酯（ＰＣＵ）表面接枝了聚乙二醇分子
【参考文献】：
期刊论文
[1]骨修复替代材料修复骨缺损的选择与应用[J]. 张志宏,刘志礼,高志增,陈明,杨东,黄山虎,舒勇. 中国组织工程研究. 2012(52)
[2]亲/疏水性材料表面对细胞体外生物学行为影响的研究进展[J]. 沈阳,王贵学,沈楠,吴江,刘肖珩. 生物医学工程学杂志. 2011(06)
[3]生物材料表面性能调控骨髓间充质干细胞分化[J]. 王玮,李博,高长有. 化学进展. 2011(10)
[4]刺激响应型药物释放体系的研究进展[J]. 李小军,毕维笳,张国亮,张凤宝. 现代化工. 2006(S1)
本文编号：3475063
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２通过高分辨电子束刻蚀技术制备的具有不同直径的纳米凹槽阵列１３９１??
杂的金属基底。电化学沉积的原理是在含一定浓度的钙盐和磷盐的电解液中，通过在??工作电极施加电压使其附近的水电解出ＯＩＴ，从而使工作电极附近的ｐＨ和钙磷盐的过??饱和度升高，最后在工作电极表面沉积得到钙磷涂层（图１－６）。而且，通过调节电解??液的钙磷浓度、ｐＨ、电压、和温度可以得到不同结构的钙磷晶体。电化学沉积被广泛??用于生物医学领域。Ｋｕｏ等人［８８］在室温下通过电化学沉积的方法在Ｔｉ表面制备了一层??致密的ＨＡ涂层用于提高Ｔｉ的生物相容性。Ｍａｎｓｏ等人１８９１也利用电化学沉积技术在碱??性条件下成功的在Ｔｉ表面制备出了具有生物活性的ＨＡ涂层。??电化学工作站??Ｉｆ?了?＊１力参比电极??ＴＴ??对电极／工作电极??，—一电解液??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ??图１－６电化学沉积示意图??电泳沉积是另一种己被广泛用于在金属表面制备钙磷涂层的方法。电泳沉积具有??制备条件温和、制备过程非线性、涂层成分和结构可控等优势。电泳沉积的原理为悬??
上通过吸附不同的硅烷制备得到了具有从疏水到亲水的不同端基的ＳＡＭ，如甲基??（ＣＨ３）、氨基（ＮＨ２）、羧基（ＣＯＯＨ）和羟基（０Ｈ）。他们发现不同的表面环境对细??胞有着不同的影响（如图１－７）。材料表面亲疏水性平衡对细胞的增殖和分化影响是现??阶段研宄热点之一。??ｘｘｘｘ?３ＢｉｆｅＨ??ｙ?＝?ＮＨ２，Ｃ〇ＯＨ，??ＰＥＧ，?ＣＨ３?０?＝?９０°?０?＝?６０°?０?＝?５０°?０?＝?３０°??Ｆｉｇ．?１－７?Ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｃｏｎｆｏｃａｌ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｈｕｍａｎ?ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔｓ?ａｔｔａｃｈｅｄ?ｔｏ?ＳＡＭｓ?ｗｉｔｈ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔａｉｌ?ｇｒｏｕｐｓ?（Ｘ?＝?ＣＨ３，?ＮＨ２，?ＣＯＯＨ，?ＰＥＧ）?ａｆｔｅｒ?ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?２?ｈ．?０?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ｔｈｅ??ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄ?ｗａｔｅｒ－ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｓｕｒｆａｃｅｓ??图１－７人成纤维细胞在不同端基（Ｙ＝ＣＨ３，ＮＨ２，?ＣＯＯＨ，?ＰＥＧ）?ＳＡＭ表面培养２小时后??的激光共聚焦荧光染色照片。ｅ代表材料表面水的接触角１１（５３１??紫外光接枝法也是一种在材料表面接枝功能基团的方法。紫外光接枝法原理是通??过紫外光照射在材料表面产生自由基，这些自由基再引发单体聚合。其优点为：１）条??件温和，不影响基底的自身性能；２）反应速度快；３）接枝聚合程度可控；４）成本低，??可大批制备。通过紫外光接枝法可改变材料表面亲疏水性及生物相容性。Ｚｈａｏ等人＿??利用紫外光接枝法在聚碳酸酯聚氨酯（ＰＣＵ）表面接枝了聚乙二醇分子
【参考文献】：
期刊论文
[1]骨修复替代材料修复骨缺损的选择与应用[J]. 张志宏,刘志礼,高志增,陈明,杨东,黄山虎,舒勇. 中国组织工程研究. 2012(52)
[2]亲/疏水性材料表面对细胞体外生物学行为影响的研究进展[J]. 沈阳,王贵学,沈楠,吴江,刘肖珩. 生物医学工程学杂志. 2011(06)
[3]生物材料表面性能调控骨髓间充质干细胞分化[J]. 王玮,李博,高长有. 化学进展. 2011(10)
[4]刺激响应型药物释放体系的研究进展[J]. 李小军,毕维笳,张国亮,张凤宝. 现代化工. 2006(S1)
本文编号：3475063
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