论文部分内容阅读
由于优良的力学性能和生物相容性，聚醚醚酮(PEEK)有望成为替代钛及其合金的候选材料，在植入体领域有广阔的应用前景。然而，PEEK的生物活性较差，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范围。本文采用等离子体浸没离子注入(PIII)技术对PEEK进行表面改性以提高其生物活性，并探讨了PEEK表面成分和结构发生改变的原因及其对材料生物学性能的影响机制。在此基础上将PIII技术与简单化学处理相结合，在PEEK表面引入元素或构建结构，以提高材料的生物活性，同时探索其表面抗菌性能;评价改性PEEK表面的细胞相容性、诱导大鼠骨髓间充质干细胞骨向分化能力和抗菌性，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。 本研究主要内容包括：⑴以水蒸气为离子源、氩气为辅助离化气体对PEEK进行PIII处理，不仅在材料表面构建了一种沟壑状的纳米结构，而且将羟基官能团引入到了材料表面。改性后材料的表面亲水性得到明显提高，且材料的老化现象得到抑制。由于结构和成分的双重效应，改性后的PEEK材料显示了良好的生物活性:小鼠成骨细胞MC3T3-E1在材料表面的粘附、铺展和增殖都得到了明显的促进;同时，大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的碱性磷酸酶(ALP)活性也有所上调，显示了改性后材料对干细胞早期骨向分化的促进作用。⑵将氩气PIII和后续氢氟酸浸泡处理相结合，成功地将氟元素引入PEEK表面，实现了材料的表面氟化。改性后的材料表面具有纳米结构，表面氟含量在9.01 at.％左右，且表面亲水性得到很大的提高。表面氟化后的PEEK材料展现了良好的生物活性和一定的抑菌性:BMSCs在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，氟化的PEEK材料对金黄色葡萄球菌具有一定的抑菌效果。⑶通过氩气PIII和后续过氧化氢浸泡处理相结合的方法，成功地在PEEK表面构建了一种浅孔洞状纳米结构。改性后材料的表面亲水性得到较大的提高，且呈现良好的生物活性:BMSCs细胞在材料表面的贴附铺展以及增殖活性都得到了显著的提高，同时，细胞的ALP活性也有所上调，表明改性后的材料可以促进干细胞的早期骨向分化。