摘要目的:<br> 聚醚醚酮(PEEK)具有良好的生物相容性和生物力学特性,但缺乏生物活性。本研究旨在提高PEEK的生物活性,将两种纳米级的生物陶瓷纳米羟基磷灰石(n-HA)和纳米硅酸钙(n-CS)通过混合注射成型技术掺入PEEK制备n-HA/PEEK和n-CS/PEEK复合物,通过模拟体液(SBF)浸泡实验、细胞学实验及动物实验研究复合物的骨生物活性。<br> 方法:<br> 1.通过混合注射成型技术合成陶瓷掺入比例为0、20%、40%和60 wt.%的n-HA/PEEK复合物和n-CS/PEEK复合物,研究材料的生物力学、表面形貌、化学组成、表面粗糙度、亲水性、降解性能等,确定n-HA和n-CS的最佳掺入比例。<br> 2.材料在 SBF中浸泡,通过扫描电镜(SEM)和能谱分析评估材料表面磷灰石的形成情况,间接评估材料的体外骨生物活性。<br> 3.选用MC3T3-E1细胞与材料共培养,应用以下方法评估材料的体外骨生物活性:通过CCK-8比色法、DAPI染色、激光共聚焦扫描显微镜、SEM,研究细胞的粘附、增殖和铺展能力;通过碱性磷酸酶(ALP)染色及其定量、茜素红染色及其定量、成骨分化相关基因表达定量,研究细胞的成骨分化能力。<br> 4.将材料植入兔子颅骨缺损处,通过Micro-CT、组织学、荧光标记新骨形成、骨/植入物界面SEM等,评估骨整合效果。<br> 结果:<br> 1.n-HA/PEEK复合物和n-CS/PEEK复合物表面有大量的n-HA或n-CS颗粒均匀分布;n-HA和n-CS的掺入都能提高PEEK的表面粗糙度和亲水性;根据材料力学的测试结果,对n-HA/PEEK和n-CS/PEEK复合物来说,40wt.%都是纳米无机颗粒的最佳掺入比例。<br> 2.n-HA/PEEK和n-CS/PEEK复合物表面都可以形成磷灰石层,随时间延长磷灰石层逐渐增厚。<br> 3.与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和PEEK相比,n-HA/PEEK和n-CS/PEEK复合物可明显促进MC3T3-E1细胞的粘附、增殖、铺展和成骨分化;但与微米HA/PEEK复合物相比,n-HA/PEEK复合物并无明显优势。<br> 4.与PEEK相比,n-HA/PEEK和n-CS/PEEK复合物都可明显促进骨/植入物界面的骨整合。<br> 结论:<br> 陶瓷掺入比例为40wt.%的n-HA/PEEK和n-CS/PEEK复合物兼具良好的力学特性和生物活性,能有效促进成骨细胞的粘附、增殖、铺展和成骨分化,增强骨/植入物界面的骨整合,有望作为新型骨科植入物材料应用于临床。
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