鈦表面硅烷化—明膠凝膠涂層的制備及性能研究.pdf

1、鈦具有質(zhì)輕、無(wú)毒、生物相容性好及彈性模量與人骨相近等一系列優(yōu)點(diǎn)在臨床上被廣泛用作種植體的基體材料。但鈦屬于生物惰性材料，只能與周圍骨組織之間形成簡(jiǎn)單的機(jī)械鎖合，不能形成強(qiáng)有力的化學(xué)性鍵合，因此植入體很容易松動(dòng)甚至脫落。為了改善鈦與周圍骨組織間的結(jié)合強(qiáng)度，化學(xué)表面改性技術(shù)是對(duì)鈦進(jìn)行活化處理十分有效的方法。
　　 本文首先采用NaOH對(duì)鈦進(jìn)行堿熱處理，再將3-氨丙基-三乙氧基硅烷(APTES)對(duì)鈦表面進(jìn)行硅烷化改性。利用掃描電子顯微

2、鏡(SEM)、全反射傅里葉紅外光譜(ATR-FTIR)、X-射線光電子能譜(XPS)多種檢測(cè)方法對(duì)改性鈦表面的形貌和結(jié)構(gòu)成分進(jìn)行了分析。通過(guò)仿生礦化實(shí)驗(yàn)研究了硅烷化鈦對(duì)類骨磷灰石的誘導(dǎo)能力及誘導(dǎo)機(jī)理：最后通過(guò)體外人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)硅烷化鈦的生物學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：鈦經(jīng)堿熱處理48h后形成了三維多孔結(jié)構(gòu)，在三維多孔結(jié)構(gòu)的鈦表面接枝了APTES，并保留了三維多孔結(jié)構(gòu)：硅烷化鈦表面的氨基以及多孔結(jié)構(gòu)對(duì)磷灰石的生長(zhǎng)有很好的誘導(dǎo)

3、作用，2倍模擬體液礦化7d具有更好的礦化效果，形成了類骨磷灰石；硅烷化的鈦表面多孔結(jié)構(gòu)以及材料表面的化學(xué)基團(tuán)對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)有明顯影響，能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞的粘附、增殖及分化。
　　 本文首先采用甲基丙烯酸酐(MA)對(duì)明膠(Gelatin)進(jìn)行接枝改性，合成了甲基丙烯酸?；髂z(GelMA)，研究了反應(yīng)時(shí)間和甲基丙烯酸酐濃度對(duì)明膠取代度的影響；通過(guò)紫外光輻照技術(shù)在鈦表面構(gòu)建甲基丙烯酸酰化明膠涂層。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外

4、光譜(FTIR)、氫核磁共振光譜(1H NMR)多種檢測(cè)方法對(duì)改性鈦表面的形貌和結(jié)構(gòu)成分進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)和甲基丙烯酸酐濃度的增大明膠的取代度最大；通過(guò)紫外光輻照技術(shù)，在硅烷化鈦表面成功構(gòu)建了凝膠涂層，并形成了5-10μm孔徑的多孔凝膠涂層。
　　 以牛血清白蛋白(BSA)為蛋白模型，研究了純鈦、堿熱處理鈦、硅烷化鈦及明膠凝膠涂層鈦表面對(duì)蛋白質(zhì)的吸附和釋放能力。利用酶標(biāo)儀蛋白定量法和熒光顯微鏡(Fluore

5、scence microscopy)、全反射傅里葉紅外光譜(ATR-FTIR)檢測(cè)方法對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定量和定性分析。結(jié)果表明：凝膠涂層的鈦表面對(duì)濃度為1.5mg/ml的BSA的吸附量達(dá)到最大值，BSA的濃度再增大，吸附量不再增大；凝膠涂層鈦對(duì)BSA的吸附量最大，表面具有納米多孔結(jié)構(gòu)的堿熱處理鈦和硅烷化鈦對(duì)BSA的吸附量次之，純鈦對(duì)BSA的吸附量最少；以上四種材料BSA釋放24h后，純鈦表面BSA的釋放率達(dá)80％左右，堿熱處理鈦和硅烷化鈦表