聚醚醚酮表面微结构的调控及骨形态发生蛋白-2的装载

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1、学校代码：10270分类号：O61学号：152200725硕士学位论文聚醚醚酮表面微结构的调控及骨形态发生蛋白-2的装载学院：生命与环境科学学院专业：无机化学研究方向：生物材料表面改性研究生姓名：孙振杰指导教师：刘宣勇、田启威完成日期:2018年3月上海师范大学硕士学位论文摘要论文题目：聚醚醚酮表面微结构的构建及骨形态发生蛋白-2的装载学科专业：无机化学学位申请人：孙振杰指导教师：刘宣勇研究员；田启威副教授摘要随着科学技术与临床医学的发展，传统的钛、不锈钢等金属材料在硬组织替换材料领域得到了广泛的应用。然而，金属材料在体内环境中

2、会因为腐蚀而造成离子的释放，且其弹性模量与人体骨组织并不匹配，会导致植入体材料的失败。聚醚醚酮作为一种高分子聚合物，其弹性模量介于松质骨和骨密质之间，并且还具有良好的耐腐蚀性和化学稳定性，在生理环境中不会释放有害物质。聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）因其具有良好的力学性能和生物相容性，在植入体领域有着广阔的应用前景。然而，PEEK的生物活性比较差，植入人体后不易与骨组织键合，限制了其作为植入体材料的应用寿命。本论文采用表面化学改性对PEEK进行改性来提高材料的生物活性，然后进一步探讨了材料表面结构和

3、成分对其生物学性能的影响机制。即利用表面化学改性的方法在PEEK表面构建出结构，然后对其结构进行进一步调控，以期提高PEEK材料的生物活性，同时对改性后PEEK材料表面的细胞相容性和诱导大鼠骨髓间充质干细胞骨向分化能力进行评价，并初步探讨改性前后材料表面性质对其生物学性能的影响。论文的主要结果有：1.用浓硫酸对PEEK进行磺化处理，在材料表面构建了一种含有少量硫的三维网络结构，然后在其三维网络结构中装载生长因子骨形态发生蛋白-2（BMP-2）。由于结构和成分的双重效应，改性后的PEEK材料表面亲水性得到明显提高，并且显示出良好的

4、生物活性：大鼠骨髓间充质干细胞（rBMSCs）的增殖活性、碱性磷酸酶（ALP）活性/细胞外基质矿化与细胞内胶原分化能力得到了显著的上升，显示了改性后材料对干细胞早期骨向分化的促进作用。2.用浓硫酸对PEEK进行磺化处理得到三维孔道结构后，用硼氢化钠（NaBH4）还原对其结构进一步调控，成功地在PEEK材料表面构建出了表面富含羟基官能团的三级微纳结构，并得到了羟基官能团。改性后的材料表面能够很好地黏附、铺展、增殖并向成骨细胞方向分化，显示出了良好的生物活性。本论文通过表面化学改性的方法，调控了PEEK材料表面的结构与成分，提高了P

5、EEK材料的生物活性，并探讨了材料表面理化性质对材料生物学性质的影响规律，这为PEEK材料在生物学的应用上提供了科学依据。I摘要上海师范大学硕士学位论文关键词：聚醚醚酮，表面化学改性，生物活性，骨形态发生蛋白，硼氢化钠，磺化，还原处理IIShanghaiNormalUniversityMasterofPhilosophyAbstractAbstractWiththedevelopmentofmedicaltechnology,thetraditionalmetalmaterialssuchastitaniumandstainle

6、sssteelsarewidelyusedinthefieldofhardtissueengineering.However,thepotentialionreleaseofmetalmaterialsanddifferencesintheelasticmodulusofthehostbonemayleadtothefailureoftheimplant.Asanorganicpolymer,polyetheretherketone（PEEK）hastheadvantagethatitselasticmodulusisbetwe

7、enthecancellousboneandthebonecompact.Additionally,PEEKisnoteasilydegradedandreleasetoxicsubstancesinthephysiologicalenvironmentasaresultofitsgoodcorrosionresistanceandchemicalstability.PEEKhasexcellentmechanicalpropertiesandbiocompatibility,andhasgreatpotentialinbiom

8、edicalimplantapplications.However,theinertsurfacepropertyofPEEKmakesitexhibitpoorosteogenicactivityandinferiorosseointegrationwithb