钛表面噬菌体基质膜的制备及其生物学性能评价

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1、中国图书分类号：R318.08密级：公开国际图书分类号：620西南交通大学博士研究生学位论文钛表面噬菌体基质膜的制备及其生物学性能评价年级2013级姓名孙玉花申请学位级别博士专业材料科学与工程指导老师冯波教授二零一八年五月ClassifiedIndex:R318.08U.D.C:620SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationFABRICATIONOFPHAGEFILMSONTITANIUMSURFACEANDTHEIRBIOLOGICALPROPERTIESGrade:2013Candidate:YuhuaSunAcade

2、micDegreeAppliedfor:DoctorDegreeSpeciality:MaterialScienceandEngineeringSupervisor:Prof.BoFengMay.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解西南交通大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于1.保密□，在年解密后适用本授权书；2.不保密√，适用本授权书。（请在

3、以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：2018年5月14日日期：2018年5月14日西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：1、应用噬菌体展示技术得到新型的钛结合肽序列及钛结合肽-噬菌体。该钛结合肽可特异性的结合酸碱处理的钛表面，随碱处理时间的延长，钛结合肽-噬菌体对钛表面的亲和性增加。这

4、些钛结合肽或钛结合肽-噬菌体可进一步用于酸碱处理钛表面的生物改性。2、应用钛结合肽-噬菌体在钛表面制备了具有均匀纳米纤维多孔结构的噬菌体膜。与以往报道中的沟槽结构的致密噬菌体膜相比，本实验所制备的噬菌体膜具有多孔网络结构，可与钛基底特异性结合且稳定性好，材料表面无需进行预先修饰或成膜后进行交联。与通常的钛表面生物改性手段，如自组装、化学接枝等方法相比，噬菌体膜在均匀性、稳定性、生物活性及制备简易上具有一定优势。3、应用噬菌体展示技术得到新型的TGF-β1亲和肽。这些亲和肽具有一定的TGF-β1亲和性和TGF-β1免疫反应活性封闭性，可调控TGF-β1的通路表达，在TGF-β1相关的疾

5、病治疗中具有应用潜力，也可用于生物材料表面的功能化改性。4、首次详细的探讨了材料表面噬菌体基质在免疫调控方面的性能，并结合TGF-β1亲和肽作了进一步的扩展。噬菌体基质在组织工程方面有较好的应用，但关于它可能引起的组织免疫响应却鲜有报道。本文比较了体外不同噬菌体膜对巨噬细胞粘附、极化等功能的调控，并考察了体内植入后噬菌体膜的炎性响应及界面骨形成，得到具有良好骨免疫调节性能的噬菌体膜修饰的钛种植体。学位论文作者签名：日期：2018年5月14日西南交通大学博士研究生学位论文第I页摘要理想的骨植入体应具有适度的免疫调节和诱导骨形成的能力。钛种植体虽已广泛用于硬组织植入领域，但其表面缺乏一定

6、的生物活性，并会引起植入体周围组织的炎症响应。基于噬菌体展示技术得到的材料特异性结合噬菌体不仅可以在材料表面形成稳定的生物基质，调控粘附细胞/组织的生物功能，也可结合化学修饰的手段为细胞生长提供多肽、药物分子等生化信号。转化生长因子β1（TGF-β1）在炎症反应及组织的创伤愈合中发挥重要作用。适当改善TGF-β1对炎性及组织细胞的调控，可促进骨组织的愈合，并减少植入体周围纤维化的发生。本研究从M13噬菌体随机展示肽库中淘选得到可与酸碱处理的钛表面特异性结合的钛结合肽-噬菌体（TBP-phages），并利用该噬菌体对钛表面进行生物改性。为赋予钛表面更多的生物功能性，3种TGF-β1亲和

7、肽化学结合到噬菌体膜表面。通过与间充质干细胞（MSCs）、巨噬细胞的体外培养及动物体内骨植入实验，综合评价钛种植体表面不同噬菌体膜对炎性响应及骨整合的调控能力，优选具有骨免疫调节功能的噬菌体修饰的钛种植体。首先，淘选得到可与酸碱处理的钛表面（AA）特异性结合的钛结合肽-噬菌体，经DNA测序获得结合肽TBPs的序列。通过探究噬菌体TBP54-phage与AA表面的结合机制，发现TBP54-phage主要通过TBP54序列中的FAETHR片段与钛表面羟基，特别