聚醚醚酮基復(fù)合材料表面成骨多肽功能化修飾的研究.pdf

1、植入體植入機(jī)體后，直接通過其表面與植入體周圍的骨組織相互作用，植入體的表面特性可影響周圍細(xì)胞的粘附、增殖以及分化，最終決定骨整合的質(zhì)量和植入手術(shù)成功與否。為了提高臨床植入的成功率，植入體除了具有良好的生物相容性和機(jī)械性能外，還需要具有一定成骨活性，才能與周圍骨組織形成良好的骨整合。本課題組曾以PEEK為基體，通過加入納米羥基磷灰石（n-HA）和碳纖維（CF），制備了PEEK/CF/n-HA復(fù)合材料，本文簡稱：CHRPEEK，雖然其在力學(xué)

2、性能上與骨組織更加匹配，但該復(fù)合材料的生物活性還有待提高。
　　利用蛋白質(zhì)和多肽片段作為提高生物材料的生物活性是目前組織工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。研究證明，具有生物活性的蛋白質(zhì)和多肽（如膠原、纖連蛋白、RGD多肽或骨形成蛋白等）對細(xì)胞的活性、粘附、增殖和分化功能具有促進(jìn)作用。但是，蛋白質(zhì)存在免疫原性和容易分解等問題。而多肽片段較易合成，不具有免疫原性，且同樣具有生物大分子的活性功能，有文獻(xiàn)報(bào)道從蛋白質(zhì)中截取的RGD結(jié)構(gòu)域有促進(jìn)細(xì)胞粘

3、附的功能。其中在骨形成蛋白家族（BMPs）中的研究較多， Hyung Keun Kim等在BMP-7的非成熟區(qū)結(jié)構(gòu)提取出一段多肽序列，命名為BFP1。經(jīng)過體內(nèi)外的檢測，發(fā)現(xiàn)BFP1的成骨活性優(yōu)于BMP-7。為了獲得具有更好成骨活性的 CHRPEEK復(fù)合材料，本研究利用多巴胺較強(qiáng)的粘附作用，在 CHRPEEK復(fù)合材料表面進(jìn)行成骨多肽功能化修飾。在水溶液中,多巴胺分子之間發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，在CHRPEEK材料表面形成富含鄰苯二酚官能團(tuán)的聚多

4、巴胺涂層。其中，鄰苯二酚活性基團(tuán)能夠與BFP1多肽的氨基發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，將具有成骨活性的BFP1成骨多肽化學(xué)接枝到CHRPEEK復(fù)合材料表面，獲得了具有良好機(jī)械性能和成骨活性的CHRPEEK復(fù)合材料。
　　本研究將未修飾的 CHRPEEK復(fù)合材料及成骨多肽修飾的CHRPEEK復(fù)合材料通過掃描電鏡（SEM），原子力顯微鏡（AFM）,去離子水接觸角，X線光電子能譜（XPS）對材料表面進(jìn)行分析，證明經(jīng)多巴胺涂層和成骨多肽修飾后的 C

5、HRPEEK材料表面的化學(xué)元素組成、親水性、表面微形貌和化學(xué)基團(tuán)均發(fā)生了變化。
　　且通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測成骨多肽修飾的 CHRPEEK材料表面更利于細(xì)胞的粘附和增殖，且無細(xì)胞毒性，說明成骨多肽修飾提高了CHRPEEK材料的生物相容性；通過實(shí)時(shí)定量 PCR，免疫熒光，堿性磷酸酶活性等實(shí)驗(yàn)，證明功能化修飾的材料表面相對于未修飾的材料更能促進(jìn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化。
　　通過將成骨多肽修飾的 CHRPEEK種植體在比格犬脛