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聚醚醚酮(PEEK)虽然具有与骨组织匹配的弹性模量、稳定的化学性质、良好的生物相容性、热稳定性和射线可透过性等诸多优点,但PEEK是生物惰性材料,植入人体后骨整合能力差;另外,植入体引发的术后感染仍是医用材料面临的一个难题。本研究聚焦于PEEK材料表面改性,通过优化其表面微纳米结构和化学成分,改善其抗菌性和成骨性。论文首先采用磺化技术对PEEK进行表面改性,并进一步以磺化PEKK作为药物和金属离子的缓释载体,探讨表面结构和化学成分对材料性能和生物学性能的影响。通过研究体外骨髓间充质干细胞的增殖、成骨分化、细菌行为以及体内动物实验评价改性材料的成骨和抗菌性能;通过研究巨噬细胞的表型、细胞因子分泌以及体内气囊模型探查改性材料的免疫学行为。论文的主要研究结果有:1.对PEEK进行磺化处理,获得表面具有三维网络结构的PEEK材料,并通过控制水热温度实现磺化PEEK表面硫含量的调控。体外细胞实验结果表明,水热可以消除磺化PEEK表面的细胞毒性,构建的三维网络结构能够促进细胞的增殖和成骨相关基因的表达。体外抗菌实验结果表明,去硫的磺化PEEK仍然具有良好抗菌性能。体内大鼠股骨骨髓炎模型显示,去硫的磺化PEEK比PEEK具有更好的促新骨生成能力。2.制备了磺化PEEK-普伐他汀(SP-Pra)载药缓释系统。将样品植入野生型小鼠皮下2-4周,发现普伐他汀负载的磺化PEEK能有效缓解组织慢性炎症反应。与未载药磺化PEEK比较,普伐他汀负载的磺化PEEK组的miR-29a和miR-29b1水平显著下调,伴随SLIT3上调和血管新生。进一步借助miR-29ab1基因敲除小鼠对miR-29ab1和SLIT3在异物反应中的作用进行验证,磺化PEEK和负载普伐他汀的磺化PEEK的SLIT3表达和血管新生均未见明显差异,表明miR-29ab1通过介导SLIT3上调改善了PEEK植入体的异物反应。3.采用水热法在磺化PEEK三维孔道结构内引入了元素锶,通过控制水热温度可以调节锶的含量。体外实验表明,与PEEK相比,载锶样品更能促进rBMSCs的增殖、ALP活性、ECM沉积以及成骨相关基因的表达。用双侧卵巢摘除法成功地获得了大鼠骨质疏松模型,将样品植入骨质疏松大鼠的股骨,载锶样品不仅表面有新骨生成,远离材料表面的区域也有众多新骨生成,并且能够改善骨质疏松模型大鼠骨结构的孔洞情况。4.采用冷冻干燥法将抗菌肽负载到磺化PEEK表面的三维孔道结构内。体外细菌实验结果表明,负载抗菌肽的磺化PEEK具有良好的抗菌性,并且抗菌时效可以达到28天。体外细胞实验结果表明,负载抗菌肽的磺化PEEK能够促进细胞的粘附、增殖、ALP活性以及成骨相关基因和蛋白表达。体内大鼠股骨骨髓炎模型显示,负载抗菌肽的磺化PEEK在金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌两种细菌感染的情况下均能促进新骨的生成。5.采用固相合成法制备壳聚糖和葛根素的复合材料(P@C),然后通过浸泡法将P@C负载到磺化PEEK表面的三维孔道结构内。体外抗菌实验发现负载P@C的磺化PEEK能够有效杀死大肠杆菌。将样品植入到气囊模型中,实验结果表明,P@C能够促进巨噬细胞从M0向M2型极化。用大鼠骨髓炎模型研究材料的体内行为,与PEEK相比,负载P@C的磺化PEEK能够使大鼠的术后体温在更短时间内恢复正常,并且具有更好的促新骨生成能力。