【摘要】：目的采用磺化和硝化處理方法對(duì)聚醚醚酮(PEEK)材料進(jìn)行表面改性,并觀察改性后PEEK的表面形貌及生物性能。方法1、通過(guò)磺化、磺化后硝化的方法獲得不同形貌的PEEK材料表面,隨后采用不同溫度的水浴方式去除材料表面殘余酸及含硫、含氮混合物。分為五組,對(duì)照組(PEEK)、磺化后硝化低溫水浴組(25NP)、磺化后硝化高溫水浴組(100NP)、磺化低溫水浴組(25SP)、磺化高溫水浴組(100SP)。利用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、能譜儀、接觸角測(cè)量?jī)x以及傅里葉紅外儀對(duì)各組實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行表征。2、在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,采用DAPI染色、黏著斑蛋白(vinculin)染色、鬼筆環(huán)肽染色、CCK-8檢測(cè)、堿性磷酸酶(ALP)染色、茜素紅(ARS)定性定量檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)方法,分別研究了各組材料表面形貌對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)早期粘附、細(xì)胞形態(tài)、增殖、礦化等生物行為的影響。3、在分子實(shí)驗(yàn)中,研究了各組材料表面形貌在對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)成骨分化的影響,利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(q RT-PCR)或Western blot技術(shù)對(duì)ALP、骨橋蛋白(OPN)、Ⅰ型膠原蛋白(COL-1)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(BMP-2)及轉(zhuǎn)錄因子RUNX2的表達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果1、材料表征結(jié)果,PEEK材料表面相對(duì)光滑,磺化后硝化組(NP)具有單層亞微米孔狀結(jié)構(gòu),其分子主鏈中引入磺酸以及硝基基團(tuán);磺化組(SP)具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其分子主鏈中引入磺酸基團(tuán)。原子力顯微鏡(AFM)結(jié)果發(fā)現(xiàn)PEEK組表面光滑粗糙度較小,NP組表面形貌相對(duì)粗糙,SP組表面形貌最粗糙。經(jīng)高溫水浴處理后,材料表面硫、氮含量顯著下降,不同溫度水浴處理對(duì)材料表面形貌、親疏水性無(wú)顯著影響。PEEK組表面親水能力最強(qiáng),NP組次之,SP組親水性最弱(P0.05)。2、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果,NP、SP組表面BMSCs早期粘附數(shù)量顯著多于PEEK組(P0.05);100SP組初期粘附量較100NP組多,但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察結(jié)果顯示:PEEK組表面部分BMSCs呈球形未完全鋪展,偽足數(shù)量較少;NP組與SP組BMSCs鋪展較好,呈多角形或星形,偽足豐富,但100NP組與100SP組相比表面細(xì)胞粘附更為緊密。在激光共聚焦顯微鏡下,2h時(shí)可觀察到PEEK組表面細(xì)胞骨架及黏著斑蛋白未發(fā)育完全,其他各組細(xì)胞微絲及應(yīng)力纖維均已發(fā)育完全,黏著斑蛋白也相對(duì)清晰。4h時(shí),各組細(xì)胞骨架均發(fā)育良好,其中100NP組和100SP組觀察到雙核細(xì)胞的出現(xiàn),PEEK組細(xì)胞體積較小,細(xì)胞鋪展不足。24h時(shí),NP組、SP組與PEEK組相比細(xì)胞數(shù)量明顯增多,形貌更類(lèi)似成骨細(xì)胞。CCK-8結(jié)果提示4、7、14天NP、SP組較PEEK組細(xì)胞的增殖量顯著增加(P0.05);7天時(shí)100SP組細(xì)胞增殖能力優(yōu)于100NP組(P0.0.5),在7天時(shí)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。ALP染色結(jié)果提示:7天和14天時(shí),NP組ALP染色最深,呈藍(lán)黑色;100SP組次之;PEEK組染色最淺;ALP定量結(jié)果提示:7天時(shí)NP、SP組均與PEEK組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,100NP組ALP表達(dá)量最高(P0.05)。茜素紅染色(ECM)結(jié)果提示:NP、SP組與PEEK組相比材料表面礦化結(jié)節(jié)明顯且數(shù)量增多;ECM定量結(jié)果提示:NP、SP組與PEEK組相比具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,100NP組與100SP組相比表達(dá)量略高。3、分子實(shí)驗(yàn)結(jié)果,q RT-PCR結(jié)果顯示7天時(shí),處理組與PEEK組相比:ALP、RUNX2、的表達(dá)量均顯著增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P0.05);100NP組與100SP組相比,ALP、RUNX2的表達(dá)量均顯著增高;14天時(shí),處理組與PEEK組相比:ALP、RUNX2的表達(dá)量略增高,OPN、Col-1表達(dá)量顯著增高(P0.05)。Western blot結(jié)果提示:7天、14天PEEK組RUNX2、OPN、BMP-2蛋白表達(dá)量均低于處理組。7天時(shí),100NP組與其他各組相比,RUNX2、BMP-2蛋白表達(dá)量上調(diào)。14天時(shí),100NP組與其他各組相OPN、BMP-2蛋白表達(dá)量均增高。結(jié)論磺化后硝化獲得單層亞微米級(jí)孔狀結(jié)構(gòu),在PEEK主鏈中引入硝基和磺酸基團(tuán);磺化在PEEK表面獲得三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在PEEK主鏈中引入磺酸基團(tuán);高溫水浴處理后的材料表面可提高BMSCs的生物活性。PEEK表面單層亞微米孔隙結(jié)構(gòu)可促進(jìn)BMSCs的早期分化。處理后的材料表面可改善PEEK材料的生物性能。
【學(xué)位授予單位】：錦州醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R783.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 來(lái)敏;鈦材表面納米結(jié)構(gòu)化及其對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的影響[D];重慶大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2707830