【摘要】：由于具有良好的生物相容性、機(jī)械性能及抗腐蝕性能,鈦及鈦合金已被廣泛應(yīng)用于骨關(guān)節(jié)置換、牙植入體及整形外科等領(lǐng)域;然而研究表明,缺乏與周圍骨組織的整合能力及術(shù)后細(xì)菌感染是導(dǎo)致鈦基植入體失敗的兩大主要原因。因此,利用一系列改性方法提高鈦基材表面生物活性已成為生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的研究熱點。乳鐵蛋白因具有廣譜抗菌、促進(jìn)成骨細(xì)胞分化、抑制破骨細(xì)胞生長等優(yōu)點,被認(rèn)為是生物醫(yī)用材料改性領(lǐng)域最具潛力的天然蛋白之一。本研究利用生物仿生礦化及層層自組裝技術(shù)在鈦基材表面構(gòu)建了以聚多巴胺為粘附層,羥基磷灰石復(fù)合乳鐵蛋白的生物復(fù)合涂層(PDA-HA-LF),旨在改善植入體骨整合性的同時抑制細(xì)菌的早期感染。首先,多巴胺在堿性條件下通過自聚合形成聚多巴胺沉積在純鈦表面。然后,經(jīng)處理的鈦片在模擬體液(SBF)中浸泡7天,仿生礦化形成羥基磷灰石層,并通過聚多巴胺將其固定在鈦表面。最后采用旋涂法將乳鐵蛋白、羧甲基纖維素交替沉積在鈦材最外層。我們采用場發(fā)射掃描電鏡(SEM)、能量色散光譜(EDS)及水接觸角實驗對制備的復(fù)合涂層進(jìn)行了表征,結(jié)果證明在鈦材表面成功制備了生物多層膜結(jié)構(gòu);體外細(xì)胞實驗包括MTT、ALP、胞外基質(zhì)礦化、RT-PCR及TRAP等表明PDA-HA-LF復(fù)合涂層能夠有效地調(diào)控成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的生物學(xué)行為;此外,從細(xì)菌CLSM及MTT實驗結(jié)果可見,金黃色葡萄球菌和大腸桿菌在改性后鈦材表面的粘附量及活力受到顯著抑制,說明制備的PDA-HA-LF多層膜具有一定的抗菌能力。利用生物復(fù)合涂層對鈦材表面進(jìn)行改性,可在提高鈦基植入體骨整合性的同時賦予其短期的抗菌能力,這對于解決其在臨床應(yīng)用中出現(xiàn)的一系列問題具有極其重要的意義。本研究為鈦基材料表面改性提供了一種行之有效的方法,推動了其在骨關(guān)節(jié)置換及組織修復(fù)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。
【圖文】：

圖 1.2 PHEAA 分子刷和抗菌劑 TCS 修飾鈦材表面的示意圖[30]。Figure 1.2 Schematic Representation of the Ti Surface modified with a PHEAA Brush andAntibacterial Agent TCS[30].1.2.2 鈦材表面成骨化的研究現(xiàn)狀眾所周知，生物材料表面的物理信號和化學(xué)信號對其表面生長的細(xì)胞的生物學(xué)行為有著極其重要的影響[31]，因此從以上兩個方面對醫(yī)用鈦材表面進(jìn)行改性是促進(jìn)細(xì)胞成骨化，提高材料骨整合性能行之有效的方法。經(jīng)過研究者們多年不斷地努力，鈦材表面成骨化的研究已取得重大的進(jìn)展。總的來說，就是從三個方面對鈦材表面進(jìn)行改性，即：物理修飾、生物化學(xué)修飾及將物理和生物化學(xué)結(jié)合起來的雙重修飾。① 物理修飾鈦材表面的物理改性方法主要是通過在其表面制備TiO2納米管及微/納復(fù)合結(jié)構(gòu)，以改變材料表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)表面細(xì)胞的成骨化[32,33]。陽極氧化是在純鈦表面生成 TiO

③ 物理結(jié)合生化的雙重修飾眾所周知，在體內(nèi)，細(xì)胞進(jìn)行正常生理代謝的過程并不是由某個單一的的，而是需要多重因素共同的調(diào)控。因此，從仿生學(xué)的角度出發(fā)，我們材料表面改性時，需要將物理改性方法和生化改性方法結(jié)合起來，使材因素的調(diào)控下更好地與周圍組織緊密結(jié)合。利用陽極氧化生成的二氧化鈦納米管可以作為藥物儲存器，對骨生長因劑和金屬元素等進(jìn)行裝載，在適當(dāng)?shù)纳憝h(huán)境下，藥物被持續(xù)釋放，進(jìn)應(yīng)的生理功能。例如，Lai[55]等人在鈦表面制備了 TiO2納米管，以聚多巴劑將 BMP2 裝載進(jìn)不同管徑的納米管，，之后對兩種因素的協(xié)同作用進(jìn)行Shen[56]等將臨床治療骨質(zhì)疏松的藥物—阿侖膦酸鈉（Aln）裝入用 HA 修化鈦納米管，從體內(nèi)、外考察了整個體系抗骨質(zhì)疏松的潛能。而 Zhang[57制反應(yīng)條件，在純鈦表面制備了不同管徑的雙層納米管，該納米管相比2納米管具有載藥量大、藥物釋放時間持續(xù)久等特點；之后作者將抗菌肽納米管，發(fā)現(xiàn)該體系生物相容性好且抗菌效果明顯。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318.08

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