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《兰州大学》 2011年
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钛合金表面壳聚糖—酪蛋白磷酸肽生物复合薄膜的制备及性能研究

王琳  
【摘要】:钛及其合金是骨、关节和牙根等人体硬组织替代和修复常用的生物医用材料之一。作为植入体,钛合金表面的组成结构和物理化学性质将对其生物学性能产生重要影响。目前,对钛合金表面进行生物化学改性从而赋予其更优异的生物学性能已成为促进骨整合、缩短种植周期及提高种植成功率的一种有效途径。 本研究以结合钛合金优良的物理特性与生物分子良好的生物活性及特异性为目的,采用多步组装的方法,在经硅烷偶联剂和戊二醛修饰的钛合金表面以壳聚糖(CS)为过渡层,首次将具有促进钙吸收和利用的酪蛋白磷酸肽(CPP)固定在其表面,最终在钛合金表面形成了含有促钙蛋白的壳聚糖-酪蛋白磷酸肽生物活性复合薄膜。利用X-射线光电子能谱(XPS)、全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、接触角测量仪和原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面性质、组成结构和表面形貌进行了表征分析;同时,利用成骨细胞体外培养实验,研究了薄膜接枝前后的表面细胞相容性和生物活性。 本研究主要获得了如下的研究结果:对XPS数据进行分析可知,接枝后的钛合金表面检测到其元素组成和主要元素的化学状态都发生了变化;从ATR-FTIR分析可知,样品表面检测到了相应的化学基团的红外特征吸收峰。以上研究表明,多步组装过程被成功实施,壳聚糖和酪蛋白磷酸肽被依次顺利组装于硅烷偶联剂和戊二醛修饰的钛合金表面上。利用水接触角测量,研究了功能化修饰后薄膜末端功能基团对薄膜表面润湿性的影响。结果表明,形成的壳聚糖-酪蛋白磷酸肽生物复合薄膜表面亲水,水接触角为26°。以硅片代替钛合金基底进行相同的一系列功能性组装后,利用AFM对薄膜形貌及均方根粗糙度进行了研究,发现表面形貌及粗糙度均发生了显著变化,由此间接证实了在钛合金表而多步组装的成功实施。对成骨细胞体外培养实验进行分析发现,与未修饰的钛合金相比,成骨细胞在壳聚糖-酪蛋白磷酸肽生物复合薄膜表面表现出更高的粘附性、更高的增殖能力和活性,电镜下观察到成骨细胞胞体显著增大、表面粗糙、边界线条模糊不清、有伪足伸出、细胞呈充分铺展状态。因此可以证明制备的壳聚糖-酪蛋白磷酸肽生物复合薄膜可以显著提高成骨细胞的功能和增强钛合金的生物学性能,有望成为促进骨整合的有效方法。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:R318.08

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