鈦系生物材料表面微納形貌影響細胞吸附的機理研究.pdf

1、生物醫(yī)用材料與細胞的吸附結(jié)合，在生物醫(yī)學中的置換損傷組織、器官或增進其功能的過程中具有重要的作用。近幾十年來，盡管人們對細胞與植入體結(jié)合的研究取得了很大的進展，但對生物材料和與細胞粘附的機理、結(jié)合的微觀過程仍缺乏深入了解，現(xiàn)在仍不能準確預測與細胞結(jié)合的植入體材料的理想表面狀況，以及表面缺陷、粗糙度、空穴等特征對細胞黏附的影響。而這些形貌特征對于控制植入體與細胞有效結(jié)合，獲得滿意生物相容性、結(jié)合強度是非常重要的。
　　分子動力學（M

2、D）模擬是研究吸附等表面現(xiàn)象的強有力手段。在MD模擬中，所有原子位置都可以知道，可以從分子水平上研究吸附的機理和吸附動力學。
　　本課題根據(jù)細胞與植入體相結(jié)合的理論，針對目前生物醫(yī)用材料中使用最廣的鈦系生物醫(yī)用材料的性能提高問題，采用分子動力學方法，建立了鈦系生物醫(yī)用材料表面TiO2層與細胞粘附蛋白中細胞吸附肽—RGD吸附的模型，采用PPPM長程力計算方法和對模擬原胞內(nèi)的原子進行適當?shù)姆纸M，顯著提高了模擬速度。加上水分子作用環(huán)境使

3、模型更加完善。本課題的模擬結(jié)果，可以為鈦系生物材料表面改性的研究提供依據(jù)；可以結(jié)合RGD肽鏈在鈦系材料表面的吸附過程實驗給以驗證；同時對一些細胞粘附的實驗研究給以解釋。
　　分子動力學模擬結(jié)果表明：吸附過程中RGD肽鏈是以指定的吸附位點與TiO2相應原子形成吸附位，同時構(gòu)型不斷變化；表面有缺陷時，其吸附能增加、吸附速度明顯提高，這可能是由于缺陷棱邊或周邊暴露出三配位Ti和四配位Ti，從而改善了RGD肽鏈的吸附效果；表面不同尺寸的缺