納米生物陶瓷-聚醚醚酮復(fù)合物骨生物活性的研究.pdf

1、目的：
　　聚醚醚酮（PEEK）具有良好的生物相容性和生物力學(xué)特性，但缺乏生物活性。本研究旨在提高PEEK的生物活性，將兩種納米級(jí)的生物陶瓷納米羥基磷灰石（n-HA）和納米硅酸鈣（n-CS）通過混合注射成型技術(shù)摻入PEEK制備n-HA/PEEK和n-CS/PEEK復(fù)合物，通過模擬體液（SBF）浸泡實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究復(fù)合物的骨生物活性。
　　方法：
　　1.通過混合注射成型技術(shù)合成陶瓷摻入比例為0、20％、4

2、0%和60 wt.%的n-HA/PEEK復(fù)合物和n-CS/PEEK復(fù)合物，研究材料的生物力學(xué)、表面形貌、化學(xué)組成、表面粗糙度、親水性、降解性能等，確定n-HA和n-CS的最佳摻入比例。
　　2.材料在 SBF中浸泡，通過掃描電鏡（SEM）和能譜分析評(píng)估材料表面磷灰石的形成情況，間接評(píng)估材料的體外骨生物活性。
　　3.選用MC3T3-E1細(xì)胞與材料共培養(yǎng)，應(yīng)用以下方法評(píng)估材料的體外骨生物活性：通過CCK-8比色法、DAPI染色

3、、激光共聚焦掃描顯微鏡、SEM，研究細(xì)胞的粘附、增殖和鋪展能力；通過堿性磷酸酶（ALP）染色及其定量、茜素紅染色及其定量、成骨分化相關(guān)基因表達(dá)定量，研究細(xì)胞的成骨分化能力。
　　4.將材料植入兔子顱骨缺損處，通過Micro-CT、組織學(xué)、熒光標(biāo)記新骨形成、骨/植入物界面SEM等，評(píng)估骨整合效果。
　　結(jié)果：
　　1.n-HA/PEEK復(fù)合物和n-CS/PEEK復(fù)合物表面有大量的n-HA或n-CS顆粒均勻分布；n-HA和

4、n-CS的摻入都能提高PEEK的表面粗糙度和親水性；根據(jù)材料力學(xué)的測(cè)試結(jié)果，對(duì)n-HA/PEEK和n-CS/PEEK復(fù)合物來說，40wt.%都是納米無機(jī)顆粒的最佳摻入比例。
　　2.n-HA/PEEK和n-CS/PEEK復(fù)合物表面都可以形成磷灰石層，隨時(shí)間延長(zhǎng)磷灰石層逐漸增厚。
　　3.與超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和PEEK相比，n-HA/PEEK和n-CS/PEEK復(fù)合物可明顯促進(jìn)MC3T3-E1細(xì)胞的粘附、增殖、鋪

5、展和成骨分化；但與微米HA/PEEK復(fù)合物相比，n-HA/PEEK復(fù)合物并無明顯優(yōu)勢(shì)。
　　4.與PEEK相比，n-HA/PEEK和n-CS/PEEK復(fù)合物都可明顯促進(jìn)骨/植入物界面的骨整合。
　　結(jié)論：
　　陶瓷摻入比例為40wt.%的n-HA/PEEK和n-CS/PEEK復(fù)合物兼具良好的力學(xué)特性和生物活性，能有效促進(jìn)成骨細(xì)胞的粘附、增殖、鋪展和成骨分化，增強(qiáng)骨/植入物界面的骨整合，有望作為新型骨科植入物材料應(yīng)用于臨