骨科植入聚醚醚酮材料的表面改性及生物相容性研究.pdf

1、聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）是一種具有良好生物相容性、生物安全性與應(yīng)用前景的骨科植入材料。然而，其生物惰性（Bio-inert）卻限制了骨傳導(dǎo)（Osteoconduction）和骨整合（Osseointegration）等生物功能性，影響了其作為骨科植入材料的使用效果。目前，表面改性方法可以有效提高其生物功能性，獲得更加牢固的骨-植入體界面（Bone-implant Interface），已成為骨科植入

2、材料研究的熱點。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴闡述生物安全性的評價方法，綜述了聚醚醚酮材料表面改性方法的研究進展。⑵采用I型膠原蛋白（Type-I Collagen）與重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein2，rhBMP-2）對PEEK材料進行了表面改性，制備了膠原蛋白改性PEEK材料（CCPEEK）和膠原蛋白與rhBMP-2改性PEEK材料（BIPEEK）。

3、其具體方法是：首先通過物理吸附和化學(xué)交聯(lián)的方法將I型膠原蛋白固定于PEEK材料表面，然后通過酰胺化反應(yīng)將rhBMP-2通過共價鍵固定于膠原蛋白層。采用接觸角、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線光電子能譜（XPS）、酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）等測定方法對改性PEEK材料進行了結(jié)構(gòu)表征與性能研究。實驗結(jié)果表明，I型膠原蛋白與rhBMP-2均成功固定在PEEK材料表面。⑶對改性或未改性PEEK材料進行CCK-8檢測、ALP活性檢測以及茜素紅S

4、染色等體外細(xì)胞實驗。結(jié)果表明，改性與未改性PEEK材料均無明顯的細(xì)胞毒性。改性 PEEK材料在細(xì)胞實驗中可以顯著提高 MC3T3-E1細(xì)胞向成熟成骨細(xì)胞的分化，同時對其細(xì)胞增殖也有一定的促進作用。其中，膠原蛋白吸附層對細(xì)胞增殖及分化均有一定的促進作用；而表面固定的rhBMP-2對細(xì)胞成骨分化促進作用非常明顯。⑷用改性或未改性PEEK材料制備了新西蘭大白兔腰椎植入模型，并進行了MicroCT、生物力學(xué)分析。實驗結(jié)果表明，改性與未改性的PE

5、EK假體植入后對實驗動物均未產(chǎn)生明顯的急性及慢性毒反應(yīng)。與未改性PEEK假體相比，改性PEEK假體植入后第4周，植入位置臨近椎骨已經(jīng)出現(xiàn)積極的變化，主要是骨體積分?jǐn)?shù)的變化（P<0.05）；植入后第8周，多項重要的骨組織形態(tài)計量學(xué)參數(shù)（骨密度（BMD）、骨體積分?jǐn)?shù)（BV/TV）、骨表面體積分?jǐn)?shù)（BS/BV）、骨小梁厚度（Tb.Th）以及骨小梁分離度（Tb. Sp）等）均發(fā)生了顯著的積極的變化（P<0.05）。此外生物力學(xué)拔出試驗結(jié)果表明了