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理想的骨植入材料需要具有生物相容性、无细胞毒性、促进骨组织再生等多种功能。为了应对这一挑战,根据我们之前的工作,已经开发了一种通过三维针刺成型CFPEEK预制件即长碳纤维（40 mm）增强的PEEK复合材料。该复合材料具有优异的力学性能,在骨科内固定和植入物材料中具有广阔的应用前景。但CFPEEK的生物惰性限制了其在生物方面应用,为了进一步提高复合材料的生物活性,本研究通过二维碳化钛（MXene）纳米片和聚多巴胺（PDA）对长碳纤维增强聚醚醚酮进行表面改性制备了SCFPEEK-PDA-Ti3C2Tx（SCP-PDA-Ti）。我们构建的新复合材料由Ti3C2Tx纳米片、PDA和生物惰性的磺化碳纤维增强聚醚醚酮（SCFPEEK）组成,并赋予生物惰性材料双峰治疗功能:光热抗菌能力和促进成骨能力。并设置了1.5 mg/ml、2.0 mg/ml、2.5 mg/ml和3.0 mg/ml 4种Ti3C2Tx纳米片浓度来研究不同浓度的Ti3C2Tx纳米片对复合材料的促进成骨能力和光热抗菌能力的影响。对于改性后的复合材料我们进行了以下研究:1.材料的基础表征:通过TEM和XRD对制备的Ti3C2Tx纳米片进行表征;通过XPS、SEM、水接触角测试和体外矿化实验检测表面改性复合材料的表面元素、表面形貌、亲水性能和体外生物活性。2.复合材料抗菌能力检测:通过Testo 869热成像仪记录材料在NIR激光照射下10 min内的热图像并整理成升温曲线和升温降温循环曲线,然后选择细菌平板计数法来检测各组材料的光热抗菌能力。3.复合材料的细胞相容性研究:采用rBMSCs对各组材料进行细胞实验,通过CCK-8测试、活/死细胞染色观察、SEM、CLSM、ALP定量和定性测试、ARS定量和定性测试和RT-PCR分析检测材料的细胞增殖能力、细胞毒性、细胞黏附和生长、碱性磷酸酶活性、钙沉积能力和成骨基因表达。4.复合材料的体内成骨性能研究:选用8周龄SD大鼠在颅骨制造缺陷并植入材料培养4周和8周进行动物实验,通过大鼠颅骨的Micro-CT测试、硬组织切片的H＆E染色、Masson染色和VG染色评估各组材料在动物体内的成骨分化能力。实验结果:1.TEM和XRD测试结果表明了Ti3C2Tx纳米片成功制备;XPS图谱表明CFPEEK表面改性成功;SEM图像显示表面改性后的材料与CFPEEK相比表面变得粗糙,且Ti3C2Tx纳米片均匀分布在复合材料表面;通过水接触角测试发现CFPEEK经过PDA和Ti3C2Tx纳米片修饰后亲水性增强;体外矿化实验结果表明材料表面修饰PDA/Ti3C2Tx后有利于羟基磷灰石的沉积,并且Ti3C2Tx纳米片浓度越高羟基磷灰石沉积越多。2.通过记录材料在NIR激光照射下10 min内升温情况发现,SCP-PDA-Ti（2.5）和SCP-PDA-Ti（3.0）的温度达到52℃以上足以杀死细菌,升温和降温循环结果表明SCFPEEK-PDA-Ti3C2Tx材料具有热稳定性;平板计数法得到的细菌相对活力结果显示SCP-PDA-Ti（2.5）和SCP-PDA-Ti（3.0）两组表面改性材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有100%的抗菌率,但SCP-PDA-Ti（3.0）光照后温度升高接近60℃,研究表明,这会对正常组织细胞有损伤,SCP-PDA-Ti（2.5）升温达到53.6℃,且抗菌率为100%,为本研究中的最优组。3.CCK-8结果显示SCFPEEK-PDA-Ti3C2Tx表面改性材料有利于细胞增殖,并且Ti3C2Tx纳米片浓度越高增殖效果越好;荧光显微镜观察活/死细胞染色结果发现所有材料均没有细胞毒性;SEM和CLSM结果显示经过Ti3C2Tx纳米片修饰的材料表面细胞生长、黏附得更好,有更多的细胞伪足;ALP的染色结果显示SCFPEEK-PDA-Ti3C2Tx表面改性材料的颜色比未改性的材料的颜色更深,并且SCP-PDA-Ti（2.5）和SCP-PDA-Ti（3.0）两组材料颜色最深为暗紫色,ALP的定量测试与染色结果有着一致的趋势,即经过Ti3C2Tx纳米片修饰后材料的碱性磷酸酶活性升高并且Ti3C2Tx纳米片浓度越高碱性磷酸酶活性越高;ARS的染色结果和定量分析结果与ALP结果趋势一致;RT-PCR检测了BMP-2、Runx2、ALP和COL-1四种成骨相关基因的表达,统计分析后发现经过Ti3C2Tx纳米片修饰后材料的成骨基因表达更好,ALP、ARS和RT-PCR结果说明表面改性后的SCFPEEK-PDA-Ti3C2Tx材料在体外有着良好的促进成骨分化能力。4.动物实验的Micro-CT测试和硬组织切片染色结果表明SCP-PDA-Ti（2.5）表面改性材料的体内成骨能力更好,并且对动物不利影响较小。结论:通过以上测试可以得到SCP-PDA-Ti（2.5）表面改性材料在抗菌方面既具有100%的光热抗菌能力,又具有尽可能减小正常组织损伤的适宜温度,且在成骨方面有着良好的体外和体内的促进成骨能力,综合经济效益考虑SCP-PDA-Ti（2.5）是本研究中表面改性材料效果最好的一组。总之,通过Ti3C2Tx表面改性的CFPEEK复合材料不仅具有良好的机械强度,而且具有双峰治疗效果,在骨科内固定和植入材料方面具有很大潜力。这种表面改性方法为CFPEEK在骨科植入物的应用提供了一个新的发展思路。