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骨修复材料的骨诱导能力差以致修复缓慢以及术后感染是现阶段临床骨修复需要解决的难点问题。通过对骨修复材料的表面进行修饰使其获得良好的生物学性能具有重要的意义。目前表面修饰多集中于表面微纳多级结构修饰和物理化学性质修饰,使其具备骨诱导能力。本论文重点研究了对骨修复材料表面进行多功能化修饰,使其具备骨诱导、抗菌和刺激响应等多功能。包括以下内容:(1)利用条件温和的电沉积方法在金属钛(Ti)表面制备壳聚糖/银纳米颗粒/羟基磷灰石(CS/Ag/HA)复合涂层。在电沉积过程中,CS作为稳定剂,不仅使银纳米颗粒(Ag-NPs)在涂层中分散均匀,而且还减少了 Ag-NPs对细胞的毒性。同时,将骨形态发生蛋白(BMP-2)与肝素通过静电作用固定于CS/Ag/HA 复合涂层表面。体外和体内实验证明BMP/CS/Ag/HA复合涂层,具有骨诱导性能够促进新骨生成。抗菌实验表明该涂层具有抗菌性,从而减小骨愈合部位受细菌感染的风险。(2)利用条件可控的脉冲电化学沉积法在Ti表面制备了羟基磷灰石纳米颗粒/银纳米颗粒/聚吡咯(HA/Ag/PPy )涂层。PPy在其中不仅作为羟基磷灰石纳米颗粒(HA-NPs )成核的球形模板,形成HA-NPs,而且还作为Ag-NPs的稳定剂使其均匀分散在涂层表面。体外和体内实验表明HA/Ag/PPy涂层同时具有良好的生物活性和抗菌能力。(3)利用电化学驱动层层自组装方法(PED-LbL)原位交替合成了羟基磷灰石-聚多巴胺(HA-PDA)复合自组装涂层。PED-LbL实现了 HA-NPs和PDA涂层的可控合成。多巴胺单体(DA)在电化学氧化条件下聚合成PDA,而且具有较高的沉积率。同时PDA作为模板可以辅助HA-NPs的生成和均匀沉积。HA-PDA自组装涂层的厚度可控,具有良好的生物分子吸附性,可以作为BMP-2的载体。休外释放实验发现HA-PDA自组装涂层能缓慢释放BMP-2。细胞和动物实验表明该涂层具有良好的骨诱导能力。(4)利用电化学和模板法制备了具有电控释药物和电刺激调控细胞双功能的导电聚多巴胺-聚吡咯复合微囊(PDA-PPy-MCs)。该PDA-PPy-MCs具有多孔结构,并具有促粘附的PDA,为细胞提供仿细胞外基质的微环境。PDA-PPy-MCs具 电刺激响应性,可以通过电刺激控释药物。PDA-PPy-MCs还具有较高的载药能力,药物释放的剂量随电压大小而精确控制,从而避免药物过多产生副作用,或者药物过少导致治疗效果不理想。同时,PDA-PPy-MCs具有导电性,当对其施加电压时,电信号可以通过PDA-PPy-MCs,传递到粘附在其表面的细胞,从而通过电信号调控细胞行为,实现电信号、多孔结构和细胞亲和性分子的协同作用,进一步提高疗效。细胞和动物实验结果表明PDA-PPy-MCs具良好的生物相容性。(5)利用纳米氧化石墨烯(GO)的丰富功能基团,制备了具有超强吸附能力和多级孔结构的磷酸八钙-氧化石墨烯/壳聚糖(OCP-GO/CS)复合支架。其中,GO与CS复合增强了支架的力学强度;GO丰富的亲水基团赋予了支架超强吸附能力,可以吸附载有BMP-2的牛血清蛋白纳米颗粒(BSA-NPs)和具有抗菌性的Ag-NPs;另外,OCP涂层的微孔结构与支架本体的大孔形成了多级孔结构,为细胞提供了仿细胞外基质的微环境,有利于细胞粘附、增殖和分化。(6)在钙磷支架表面制备了具有丰富含氧基团的GO涂层。GO修饰使钙磷支架具有固载BMP-2以及吸附包裹BMP-2的纳米颗粒(NPs)和微球(MPs)的能力,实现BMP-2在钙磷支架表面的缓慢释放。GO涂层没有影响钙磷支架的生物活性,而且,NPs-GO和MPs-GO修饰后的钙磷支架表面还具有微纳结构和生长因子,协同促进了钙磷支架的骨诱导能力。