羥基磷灰石表面改性、功能化及其應(yīng)用研究.pdf

1、為了滿足骨科治療上提出的新要求，除了設(shè)計(jì)和制備出綜合性能優(yōu)良的新生物材料外，對傳統(tǒng)生物材料進(jìn)行表面改性也是非常有效的途徑，因此表面改性一直都是生物材料研究的熱點(diǎn)之一。針對生物活性羥基磷灰石(HA)材料表面呈親水性難與聚合物形成良好的界面相容性、以及HA表面上缺乏生物信號難以黏附更多細(xì)胞等關(guān)鍵問題，本文在HA表面上開展了系統(tǒng)的表面改性、功能化及其材料學(xué)和生物學(xué)性能的評價(jià)研究，主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1)基于復(fù)合材料的力學(xué)性能很

2、大程度上取決于有機(jī)相與無機(jī)相之間的界面結(jié)合程度。本文首次采用十八烷基三氯硅烷(OTS)，通過硅烷化反應(yīng)，在HA顆粒的表面構(gòu)建出共價(jià)鍵鍵合改性層。系統(tǒng)地分析了HA上形成OTS改性層的規(guī)律，當(dāng)改性劑OTS的用量是10wt％時(shí)，在HA表面接枝上的OTS量達(dá)到最大值(此時(shí)Si原子含量為2.9at％)。
　　 2)采用OTS改性的HA顆粒，與聚乳酸(PLLA)復(fù)合形成了多孔材料。與未改性HA形成多孔復(fù)合材料相比，其復(fù)合材料彈性模量由改性前

3、的2.14MPa提高到了6.44MPa，提高了2倍；抗壓強(qiáng)度從改性前的0.556MPa提高到了0.949MPa，提高了近1倍。采用體外細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果表明：對骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞生長無抑制作用，未發(fā)生細(xì)胞毒性反應(yīng)，細(xì)胞在材料表面均能正常黏附、生長、增殖，均具有良好的細(xì)胞附著形態(tài)和細(xì)胞增殖率，OTS改性前后的PLLA/HA復(fù)合材料均是骨細(xì)胞相容性良好的骨替代材料。
　　 3)采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)對HA顆粒進(jìn)行表面改性，

4、隨后負(fù)載上RGD。Zeta電位和XPS結(jié)果都表明APTES改性HA中的APTES是化學(xué)鍵合到HA表面上的。元素分析結(jié)果顯示了RGD是成功的接枝到HA顆粒上。
　　 4)采用RGD表面功能化的HA顆粒與PLLA復(fù)合形成了多孔材料。體外細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果表明：RGD功能化的PLLA/RGD-HA復(fù)合多孔材料的細(xì)胞黏附率明顯提高，從37.21％提高到了69.11％，細(xì)胞粘附率提高了近1倍，表明了RGD的生物功能發(fā)揮良好。
　　 5)

5、本文首次采用APTES對HA涂層進(jìn)行表面改性，隨后負(fù)載上RGD。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明APTES和RGD均是與HA涂層表面形成共價(jià)鍵鍵合，使RGD能夠很穩(wěn)定的存在于涂層表面。雖然物理吸附法也可使RGD附著在HA涂層表面上，但RGD的存在狀態(tài)相當(dāng)不穩(wěn)定，在超聲處理下會從HA涂層表面完全脫離。
　　 6)RGD表面功能化的HA涂層的體外細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果表明：與HA涂層相比，細(xì)胞黏附率從功能化前的22.1％提高到了59.3％，提高了近2倍，說明接枝