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目的:材料表面形貌的生物学效应研究在骨修复领域具有重要意义.迄今,大尺度生物陶瓷表面微纳米结构的可控制备难度极大,限制了这类材料的生物学效应研究进展.作者构筑了大尺度的表面纳米片、纳米棒、微/纳米棒杂化结构的羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAp)生物陶瓷及支架材料,深入研究了微纳米结构对蛋白吸附、成骨细胞生长/分化、体内成骨的影响规律.
方法:采用前驱体水热转化技术、通过改变水热介质实现厘米尺度的表面纳米片、纳米棒、微/纳棒杂化结构HAp生物陶瓷的可控制备;采用电泳、Western-Blot、同位素标记等方法研究表面结构对蛋白吸附性能,系统研究了微纳米结构对成骨细胞的黏附、增殖/成骨分化、大鼠颅骨缺损修复等影响规律.
结果:与致密HAp陶瓷相比，表面微纳米结构显著提高了材料的比表面积及三维织构，从而极大提高了材料对血清中特异蛋白的选择性吸附、进而促进了成骨细胞的勃附/生长/成骨分化，体内实验进一步证实表面微纳米化结构显著提高了大鼠颅骨缺损修复进程，具有良好的诱导成骨活性。尤其是表面微/纳米棒杂化结构的HAP生物陶瓷因其在一定程度上模仿了天然骨的多级微/纳米结构，使其具有理想的骨诱导活性。
结论:表面微纳米结构的构筑能显著提高植骨材料的成骨活性、多级微/纳米杂化结构在骨修复材料表面设计领域有重要的意义和参考价值。