骨植入材料用新型聚芳醚砜酮表面改性及其生物相容性研究

Poly(aryl ether) as bone implant material attracts more and more interest due to the bone-like mechanical property and radiolucency. However, the biocompatibility and histocompatibility of poly(aryl ether) are not ideal as bone implant material. In the project, modification methods of three dimentional surface and spontaneous formation of apatite coating are combined to modify poly(aryl ether sulfone ketone) containing phthalazinone moiety (PPBESK). The biocompatibility of PPBESK is enhanced without loss of its mechanical property. PPBESK is treated by concentrated sulfuric acid to prepare three dimensional surface and coated by a phosphorylated polydopamine layer. The bone-like apatite layer is formed spontaneously on the modified surface of PPBESK. The influence of three dimentional surface and apatite layer on PPBESK biocompatibility is studied. The objective of the project is to obtain the combined modification method of sulfuric acid treatment and spontaneous formation of apatite layer on PPBESK and enhance its biocompatibility.

聚芳醚因与骨的力学性能相匹配和射线可透性等优点越来越多地被用作骨植入材料，但传统聚芳醚的生物惰性及移植物与人体组织结合性欠佳使其应用受限。本项目拟结合三维表面构筑化学改性方法和类骨磷灰石仿生矿化物理改性方法，对一种新型的聚芳醚含二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚砜酮（PPBESK）进行表面改性，既不影响其原有的力学性能等方面的优点，又提高其生物相容性。用浓硫酸处理构筑PPBESK三维表面结构，在三维表面涂覆磷酸化的聚多巴胺层作为聚合物和类骨磷灰石之间的粘接层，通过仿生矿化法在聚多巴胺表面沉积类骨磷灰石涂层，研究三维表面结构及类骨磷灰石涂层对PPBESK生物相容性的影响，掌握构筑PPBESK三维表面及在三维表面沉积类骨磷灰石涂层的改性方法，为制备生物相容性优异的具有三维表面结构的PPBESK新型骨植入材料提供理论基础和实验依据。

聚芳醚因与骨的力学性能匹配和射线可透性等优点越来越多地被用作骨植入材料，但聚芳醚材料无生物活性，其移植物的骨结合性欠佳。本项目设计结构全新杂萘联苯聚芳醚砜酮（PPBESK）,获得了力学性能和生物学性能满足聚芳醚骨植入材料要求的PPBESK。采用磷酸基团改性的聚多巴胺层在PPBESK表面诱导类骨磷灰石形成，磷酸基团化学键接的聚多巴胺层加快类骨磷灰石的形成并改善了其结晶程度，类骨磷灰石层有效改善了材料的细胞相容性，并赋予其诱导成骨能力。采用浓硫酸处理方法在聚芳醚表面构筑三维结构，比较了三种杂萘联苯聚芳醚材料PPEK,PPENK,PPBESK的三维表面结构成型性能，PPENK表面的三维孔状均匀，结构规则。由于PPENK与PPBESK的结构相似，力学性能相近，测试结果表明PPENK具有良好的细胞相容性，因此将原定的PPBESK基体材料改为PPENK。采用聚多巴胺层在PPENK三维表面诱导类骨磷灰石形成，三维表面结构提高了类骨磷灰石层的力学稳定性,并改善了样品的生物相容性，赋予其成骨活性。采用三维表面改性和磷酸基团化学键接相结合的方法对PPENK进行表面改性，磷酸基团的引入加快了类骨磷灰石形成的速度，类骨磷灰石层改善样品的细胞相容性，并赋予聚芳醚材料成骨活性，动物体内实验测试结果表明该涂层能够有效促进骨与植入体间的结合。本项目的研究工作对于提高骨修复材料的功能，满足骨移植对于聚芳醚高分子材料的要求具有重要科学意义