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近年来,人工骨修复材料在治疗骨组织损伤方面得到广泛应用。临床上应用最多的是金属植入材料,因为金属植入材料有着良好的力学性能。在钛金属表面引入纳米羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)涂层是提高植入体生物活性的有效途径。钛基HA涂层材料植入人体后,有利于细菌的黏附繁殖,影响治疗效果。无机金属抗菌剂因其良好的稳定性,高效的抗菌性常被掺杂在HA中。然而过量的金属离子会对人体产生毒性作用,因此需要在材料中引入螯合剂以达到控制金属离子释放的目的。本研究采用脉冲电化学沉积法高分子聚合物原位调控HA-NPs和无机纳米粒子,实现双调控,使其共同沉积在生物医用钛表面,制备出既有良好骨诱导能力又有优异的抗菌能力,且对人体细胞无毒作用的复合涂层。用扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层材料形貌进行表征,用傅立叶红外光谱仪(FTIR)和X射线粉末衍射仪(XRD)对复合涂层材料的成分进行表征,用热重分析仪(TG)对复合涂层的热稳定性进行分析。分别探讨了沉积过程中,天然高分子壳聚糖(Chitosan,CS)和导电高分子聚吡咯(Polypyrrole,PPy)对球形HA-NPs、Ag-NPs、Cu-NPs和ZnO-NPs的调控机理。研究内容如下:(1)CS原位调控脉冲电沉积制备抗菌和耐磨的HA/Ag涂层。探讨了沉积电位、Ag+浓度和Ca2+浓度对涂层的影响,获得了球形纳米颗粒均匀分散的复合涂层。HA/Ag/CS纳米复合涂层显示出优异的生物诱导活性、耐磨性和生理稳定性。HA/Ag/CS复合涂层具有优异的抗菌性能,对成骨细胞和血管内皮细胞的增殖无不良影响,能诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化,具有良好的成骨能力。(2)PPy调控HA晶粒细化构建多功能钛HA/Ag纳米涂层。探讨了吡咯(Py)、Ag+、Ca2+的浓度对复合涂层形貌及成分的影响。分析了PPy调控形成球形HA-NPs和Ag-NPs的形成机理。研究结果表明,HA/Ag/PPy复合涂层具有良好的生物活性和抗菌性,对血管内皮细胞的增殖无影响、能诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。(3)PPy配位和掺杂双调控构建多功能HA/Cu纳米涂层。该方法的参数优化条件为Py浓度为0.03 mol·L-1,Cu2+浓度为0.3 mmol·L-1,脉冲电位1-1.5V。结果表明有良好的生物活性、生理稳定性和抗菌性,体外细胞培养结果复合涂层对血管内皮细胞和骨髓间充质干细胞无毒。(4)PPy配位和掺杂双调控构建多功能HA/ZnO纳米涂层。该方法的参数优化条件为Py浓度为0.03 mol·L-1,Zn2+浓度为0.3 mmol·L-1,脉冲电位1-2.5V。结果表明有良好的生物活性、生理稳定性和抗菌性,体外细胞培养结果复合涂层对血管内皮细胞和骨髓间充质干细胞无毒。