骨修復(fù)材料表面的納米功能化修飾研究.pdf

1、骨修復(fù)材料的骨誘導(dǎo)能力差以致修復(fù)緩慢以及術(shù)后感染是現(xiàn)階段臨床骨修復(fù)需要解決的難點(diǎn)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)骨修復(fù)材料的表面進(jìn)行修飾使其獲得良好的生物學(xué)性能具有重要的意義。目前表面修飾多集中于表面微納多級(jí)結(jié)構(gòu)修飾和物理化學(xué)性質(zhì)修飾，使其具備骨誘導(dǎo)能力。本論文重點(diǎn)研究了對(duì)骨修復(fù)材料表面進(jìn)行多功能化修飾，使其具備骨誘導(dǎo)、抗菌和刺激響應(yīng)等多功能。包括以下內(nèi)容:
　　(1)利用條件溫和的電沉積方法在金屬鈦(Ti)表面制備殼聚糖/銀納米顆粒/羥基磷灰石(C

2、S/Ag/HA)復(fù)合涂層。在電沉積過(guò)程中，CS作為穩(wěn)定劑，不僅使銀納米顆粒(Ag-NPs)在涂層中分散均勻，而且還減少了Ag-NPs對(duì)細(xì)胞的毒性。同時(shí)，將骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP-2）與肝素通過(guò)靜電作用固定于CS/Ag/HA復(fù)合涂層表面。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明BMP/CS/Ag/HA復(fù)合涂層，具有骨誘導(dǎo)性能夠促進(jìn)新骨生成?？咕鷮?shí)驗(yàn)表明該涂層具有抗菌性，從而減小骨愈合部位受細(xì)菌感染的風(fēng)險(xiǎn)。
　　(2)利用條件可控的脈沖電化學(xué)沉積法在Ti表

3、面制備了羥基磷灰石納米顆粒/銀納米顆粒/聚吡咯（HA/Ag/PPy）涂層。PPy在其中不僅作為羥基磷灰石納米顆粒(HA-NPs)成核的球形模板，形成HA-NPs，而且還作為Ag-NPs的穩(wěn)定劑使其均勻分散在涂層表面。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明HA/Ag/PPy涂層同時(shí)具有良好的生物活性和抗菌能力。
　　(3)利用電化學(xué)驅(qū)動(dòng)層層自組裝方法(PED-LbL)原位交替合成了羥基磷灰石-聚多巴胺(HA-PDA)復(fù)合自組裝涂層。PED-LbL實(shí)現(xiàn)了

4、HA-NPs和PDA涂層的可控合成。多巴胺單體(DA)在電化學(xué)氧化條件下聚合成PDA，而且具有較高的沉積率。同時(shí)PDA作為模板可以輔助HA-NPs的生成和均勻沉積。HA-PDA自組裝涂層的厚度可控，具有良好的生物分子吸附性，可以作為BMP-2的載體。體外釋放實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)HA-PDA自組裝涂層能緩慢釋放BMP-2。細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明該涂層具有良好的骨誘導(dǎo)能力。
　　(4)利用電化學(xué)和模板法制備了具有電控釋藥物和電刺激調(diào)控細(xì)胞雙功能的導(dǎo)電

5、聚多巴胺-聚吡咯復(fù)合微囊(PDA-PPy-MCs)。該P(yáng)DA-PPy-MCs具有多孔結(jié)構(gòu)，并具有促粘附的PDA，為細(xì)胞提供仿細(xì)胞外基質(zhì)的微環(huán)境。PDA-PPy-MCs具有電刺激響應(yīng)性，可以通過(guò)電刺激控釋藥物。PDA-PPy-MCs還具有較高的載藥能力，藥物釋放的劑量隨電壓大小而精確控制，從而避免藥物過(guò)多產(chǎn)生副作用，或者藥物過(guò)少導(dǎo)致治療效果不理想。同時(shí)，PDA-PPy-MCs具有導(dǎo)電性，當(dāng)對(duì)其施加電壓時(shí)，電信號(hào)可以通過(guò)PDA-PPy-MC

6、s，傳遞到粘附在其表面的細(xì)胞，從而通過(guò)電信號(hào)調(diào)控細(xì)胞行為，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)、多孔結(jié)構(gòu)和細(xì)胞親和性分子的協(xié)同作用，進(jìn)一步提高療效。細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PDA-PPy-MCs具良好的生物相容性。
　　(5)利用納米氧化石墨烯(GO)的豐富功能基團(tuán)，制備了具有超強(qiáng)吸附能力和多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的磷酸八鈣-氧化石墨烯/殼聚糖(OCP-GO/CS)復(fù)合支架。其中，GO與CS復(fù)合增強(qiáng)了支架的力學(xué)強(qiáng)度;GO豐富的親水基團(tuán)賦予了支架超強(qiáng)吸附能力，可以吸附載有B

7、MP-2的牛血清蛋白納米顆粒(BSA-NPs)和具有抗菌性的Ag-NPs;另外，OCP涂層的微孔結(jié)構(gòu)與支架本體的大孔形成了多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，為細(xì)胞提供了仿細(xì)胞外基質(zhì)的微環(huán)境，有利于細(xì)胞粘附、增殖和分化。
　　(6)在鈣磷支架表面制備了具有豐富含氧基團(tuán)的GO涂層。GO修飾使鈣磷支架具有固載BMP-2以及吸附包裹BMP-2的納米顆粒(NPs)和微球(MPs)的能力，實(shí)現(xiàn)BMP-2在鈣磷支架表面的緩慢釋放。GO涂層沒(méi)有影響鈣磷支架的生物活性，