摘要
碳纤维增强聚醚醚酮（CFR-PEEK）复合材料由于与人骨匹配的弹性模量、生物相容性、化学稳定性和射线可透性等特点，是代替传统植入体材料的最佳候选材料之一。然而CFR-PEEK表面呈现生物惰性，导致其植入人体后骨整合能力差。羟基磷灰石（HA）具有好的生物活性和骨传导能力，被用于改善植入体材料的成骨性能。本研究聚焦于CFR-PEEK的表面改性，用磺化处理在其表面构建多孔结构并用水热法去除有害物质，作为负载生物活性物质的平台，实现HA和锶（Sr）掺杂HA对磺化CFR-PEEK的表面改性。通过体外细胞黏附、增殖、碱性磷酸酶（ALP）活性和相关成骨基因的表达评价改性材料的成骨作用。具体的研究内容及结果如下： 1.利用浓硫酸的强腐蚀作用在CFR-PEEK表面构建多孔结构，并用水热法去除表面有害硫化物，探究不同水热温度对硫含量和细胞毒性的影响机制。水热处理没有破坏磺化CFR-PEEK表面的多孔结构，亲水性没有出现明显变化。水热处理后，水热剂的pH降低，说明水热处理造成了磺化CFR-PEEK表面硫化物的脱落。体外细胞毒性实验表明，水热处理显著降低磺化CFR-PEEK表面细胞毒性。 2.利用微波法和水热法在磺化CFR-PEEK表面负载HA，探究不同负载方法对HA形貌特性及成骨性能的影响。微波法负载的HA呈棒状，水热法负载的HA为颗粒状。与微波法相比，水热法负载的HA具有更高的结晶度，并使磺化CFR-PEEK的接触角降低约一半。细胞毒性方面，两种方法负载HA后材料表面均无细胞毒性。水热法负载HA具有比微波法负载HA更好的细胞黏附和增殖能力。ALP活性和成骨相关基因表达水平表明，微波法负载HA更有利于材料表面成骨分化活性的提高。SBF浸泡实验表明，两种方法负载的HA均有利于磺化CFR-PEEK表面磷灰石诱导能力的提高，其中，微波法负载的HA具有更好的磷灰石诱导生成能力。 3.将不同Sr掺杂量的HA负载到磺化CFR-PEEK表面，探究Sr掺杂量对HA成骨性能的影响，SEM表明Sr离子的掺杂使HA晶体发生轻微变形。负载Sr掺杂HA后，磺化CFR-PEEK表面亲水性显著提高。细胞毒性实验表明，Sr的掺杂不会使HA具有细胞毒性。促成骨实验显示，Sr离子掺杂HA有助于提高磺化CFR-PEEK的细胞粘附能力。而细胞增殖、ALP活性及相关成骨基因表达能力与Sr掺杂量密切相关。负载5%Sr掺杂HA的磺化CFR-PEEK具有好的成骨细胞增殖、ALP活性及相关成骨基因表达能力，表现出优异的促成骨性能。SBF浸泡实验发现，所有样品都有良好诱导磷灰石生成能力。
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