β-磷酸三钙纳米涂层的电泳沉积法制备及其表面蛋白质吸附行为研究

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1、硕士学位论文β-磷酸三钙纳米涂层的电泳沉积法制备及其表面蛋白质吸附行为研究作者姓名庞栋文学科专业材料学指导教师邓春林研究员所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年5月Preparationofabeta-tricalciumphosphatenanocoatingbyelectrophoreticdepositionanditsproteinadsorptionbehaviourADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：PangDongwenSupervisor：Prof

2、.DengChunlinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TB321学校代号：10561学号：201520114394华南理工大学硕士学位论文β-磷酸三钙纳米涂层的电泳沉积法制备及其表面蛋白质吸附行为研究作者姓名：庞栋文指导教师姓名、职称：邓春林研究员申请学位级别：全日制学术学位学科专业名称：材料学研究方向：生物医用材料论文提交日期：2018年5月4日论文答辩日期：2018年5月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：叶建东委员：宁成云邓春

3、林董华赵娜如摘要β-磷酸三钙（β-TCP）具有良好的生物相容性和生物降解性，广泛应用于骨科植入材料。当材料植入到体内时，周围体液中的蛋白质会迅速吸附在材料表面，吸附的蛋白质会影响到随后的细胞与材料表面之间的相互作用以及材料表面的生物矿化过程。材料与蛋白质相互作用研究已经成为生物材料领域的研究热点之一。目前，相关研究工作主要聚焦于少量单一特征蛋白质在材料表面的吸附行为研究。人体内体液中含有多种蛋白质，不同种类蛋白质在材料表面竞争吸附，与材料表面之间相互作用，从而影响材料表面的细胞黏附行为以及矿化行为。本文利用石英晶体微天平技术（QCM-D）考

4、察牛血清白蛋白（BSA）和溶菌酶（LSZ）在β-TCP表面的吸附行为以及它们之间的竞争吸附行为，并研究其机理。首先，本文以金片为载体，采用电泳沉积法（EPD）制备适用于QCM-D技术的β-TCP纳米涂层。实验考察了电场强度、沉积时间和添加剂对于涂层的影响。研究结果表明，涂层表面颗粒尺寸和数量随着电场强度的提高而增加，相应的粗糙度也随之增加；涂层表面的颗粒尺寸、数量以及表面粗糙度随着沉积时间的增加而增加，但是沉积速率随着沉积时间的延长而降低。在悬浮液中加入微量盐酸作为添加剂的情况下，悬浮液电导率显著提高，陈化时间显著缩短，沉积速率随着沉积时间

5、的延长下降变得更为显著。适用于QCM-D技术的β-TCP纳米涂层制备的最佳条件为：电场强度为25V/cm，沉积时间为5min。利用QCM-D技术研究了不同浓度的BSA和LSZ在β-TCP表面的吸附行为。研究结果表明，无论是BSA还是LSZ，吸附量随着蛋白质溶液浓度的增加而增加，吸附过程基本不受蛋白质溶液浓度的影响。BSA与LSZ在同一材料表面吸附行为不同，这主要是由于蛋白质性质之间的差异。BSA或LSZ在不同材料表面吸附量的差异主要是由于材料表面不同性质尤其是表面电势的差异性造成的。利用QCM-D技术研究了BSA与LSZ在β-TCP表面的竞

6、争吸附行为。研究结果表明，BSA会取代预先吸附在材料表面的LSZ，并且取代速度随着BSA溶液浓度增加而增加；LSZ不会取代预先吸附在材料表面的BSA，提高LSZ溶液浓度同样不会取代BSA，这主要是因为BSA分子相对较大，相对于LSZ分子具有更多与材料表面相互作用的位点。当溶液中同时含有BSA和LSZ时，它们以BSA-LSZ聚合体的形式吸附在材料表I面，这主要是由于在溶液中两种蛋白质带相反电荷造成的。关键词：β-磷酸三钙；牛血清白蛋白；溶菌酶；石英晶体微天平；竞争吸附IIAbstractBeta-tricalciumphosphate(β-T

7、CP),withexcellentbiocompatibilityandbiodegradability,hasbeenextensivelyappliedinorthopaedicsasimplantmaterials.Proteinsinsurroundingbodyfluidsofimplantedbiomaterialsarerapidlyadsorbedonthesurface.Theproteinadsorptionlayeronthesurfaceaffectsthesubsequentinteractionofcellswi

8、ththeimplantmaterialandthebiomineralizationprocess.Theinteractionbetweenmaterialsandprote