Ti合金表面沉积羟基磷灰石-牛血清蛋白生物活性涂层

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褚振华等tTi台金表面沉积羟基磷灰石?牛血清蛋白生物活性涂层

Ti合金表面沉积羟基磷灰石一牛血清蛋白生物活性涂层。

褚振华,崔振铎,魏强,杨贤金

(天津大学材料科学与工程学院。天津300072)

摘要:通过仿生生长方法,将预处理后的钛片浸入到添加有牛血清蛋白的模拟体液中,使钙磷盐和牛血清蛋白(BsA)共沉积到钛争空的表面,制备生物活性潦屡。利用sEM、xRD、虹外光谱等对潦层进行了表征。结果表明:BSA通过化学作用和钙磷盐共沉积到基体的表面,并且BsA具有细化涂层晶粒的作甩.

关键词:羟基磷灰石;BSA;纳米涂层;仿生生长

中围分类号:TGl74.44文献标识码:A 文章编号:100l一9731(2007)11—1881一03

1引言

近年来利用仿生生长的方法来合成具有特殊结构的晶体材料已经成为材料合成的热点“].羟基磷灰石(HAP)作为一种生物材料.广泛的存在于人和动物地骨骼和牙齿中.是生物矿化的产物.在骨骼的修复、替代和仿生抗菌陶瓷薄膜中有重要的应用.因此。利用生物矿化的方法合成具有生物活性的羟基磷灰石.有重要的价值.然而在生理环境中,除了无机离子以外,还存在蛋白质和细胞等成分D].细胞对材料的响应也是在蛋白质吸附之后,蛋白质吸附层将介入细胞与材料的作用.血清蛋白在人工生物材料表面的吸附行为是在血液与非生体材料之间最基本和最重要的作用之一在于它在很大程度上决定井影响着血小板等生体细胞在材料表面的黏附行为.当前植入式医用器件在临床应用过程中所出现的凝血及感染现象便与之密切相关.因此,无论在理论上还是应用上.在生物材料的研究中考虑到蛋白质的介入具有相当的研究价值.

小牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)是血清中最丰富的蛋白质,在生物矿化和细胞影响中的作用已被研究。它易于与多肽共价键结合。从而促进细胞在植入材料表面的吸附与生长。因此。在制备骨组织替代材料中引人血清蛋白能够使材料更加接近人骨组织,提高材料的生物相容性.

人体骨主要由有机骨基质结构与无机的骨盐框架结构组成.无机结构的基本单元是针状和片状的磷灰石晶体.长约40~60nm,宽约20nm,厚约3~5nm。引人BsA后,可以使涂层的组成更加接近人骨.从而使材料具有更好的机械性能和生物性能.因此通过添加牛血清蛋白来提高材料的生物活性具有重要意义.

本文采用仿生生长的方法在模拟体液中添加牛血清蛋白,将预处理后的钛片浸人其中,在基体上共沉积制备羟基磷灰石。使制得的涂层在形貌和结构上更加接近人骨,旨在获得具有更加优良生物相容性及生物活性的植入材料。

2实验过程

实验采用的小牛血清蛋白(BsA)为上海昱民生物技术有限公司的产品.基体材料为商用纯Ti片(纯度>99%).

将钛片(10mm×lomm×1mm)依次用400、600、800、10008金相砂纸打磨至表面无明显划痕,然后在超声波清洗仪中加蒸馏水清洗5IIlin后室温干燥.

为了提高基体的活性,试样依次经过如下预处理:在质量分数为30%的HNoa溶液中60℃恒温条件下最泡15min11_2mol/L NaOH溶液中105℃恒温浸泡2hI饱和NazHPq溶液40℃恒温浸泡15hI饱和ca (OH)l溶液中25℃恒温浸泡8h.

将预处理后的试样用去离子水清洗后分别放人未加人BsA的模拟体液(sBF)和加有1mg/m1BSA的模拟体液中在37℃恒温条件下仿生生长.将生长后的试样用去离子水超声清洗3min后干燥.

使用HITAcHI S_4300扫描电子显微镜(sca”

Iling Electron Microscopy)观察试样表面复合层的形貌.

利用RIGAKU/DMAX X射线衍射仪(X_ray D水fMction)分析试样表面复合层的物相.工作参数为CuKa.40kV,200mA.扫描范围10—60。.

表面复合层的结构的鉴别利用BIDRAD FTs3000红外光谱分析仪(Infrared spectroscopy),其分辨率为4cm~.在4000~400cm-1范围内重复进行16次.

3实验结果与分析

图1为钛片在添加牛血清蛋白(BsA)和未添加BsA的模拟体液中生长3d后的SEM照片.从图片中可以看出添加了BSA以后.涂层的形貌有了明显的不同.在未添加BsA的模拟体液的基体表面涂层为团簇状.而添加了BSA以后在基体的表面生成一层

?基金顷目:国家自然科学基金资助项目(50471048)

收到初稿日期:2007_04.27收到修改稿日期:2007_07.23通讯作者:魏强作者简介:褚振华(198l一).女.河北唐山人,在读硕士.师从崔掘铎教授,从事钍台金表面改性的研究.

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褚振华等tTi台金表面沉积羟基磷灰石?牛血清蛋白生物活性涂层 Ti合金表面沉积羟基磷灰石一牛血清蛋白生物活性涂层。

褚振华,崔振铎,魏强,杨贤金 (天津大学材料科学与工程学院。

天津300072) 摘要:通过仿生生长方法,将预处理后的钛片浸入 到添加有牛血清蛋白的模拟体液中,使钙磷盐和牛血 清蛋白(BsA)共沉积到钛争空的表面,制备生物活性 潦屡。

利用sEM、xRD、虹外光谱等对潦层进行了表 征。

结果表明:BSA通过化学作用和钙磷盐共沉积到 基体的表面,并且BsA具有细化涂层晶粒的作甩. 关键词:羟基磷灰石;BSA;纳米涂层;仿生生长 中围分类号: TGl74.44 文献标识码:A 文章编号:100l一9731(2007)11—1881一03 本文采用仿生生长的方法在模拟体液中添加牛血 清蛋白,将预处理后的钛片浸人其中,在基体上共沉积 制备羟基磷灰石。

使制得的涂层在形貌和结构上更加 接近人骨,旨在获得具有更加优良生物相容性及生物 活性的植入材料。

2实验过程 实验采用的小牛血清蛋白(BsA)为上海昱民生物 技术有限公司的产品.基体材料为商用纯Ti片(纯度 >99%). 将钛片(10mm×lomm×1mm)依次用400、600、 800、10008金相砂纸打磨至表面无明显划痕,然后在 超声波清洗仪中加蒸馏水清洗5IIlin后室温干燥. 为了提高基体的活性,试样依次经过如下预处理: 在质量分数为30%的HNoa溶液中60℃恒温条件下 最泡15min 11_2mol/L NaOH溶液中105℃恒温浸泡 2hI饱和NazHPq溶液40℃恒温浸泡15hI饱和ca (OH)l溶液中25℃恒温浸泡8h. 将预处理后的试样用去离子水清洗后分别放人未 加人BsA的模拟体液(sBF)和加有1mg/m1 BSA的 模拟体液中在37℃恒温条件下仿生生长.将生长后 的试样用去离子水超声清洗3min后干燥. 使用HITAcHI S_4300扫描电子显微镜(sca” Iling Electron 1引 言 近年来利用仿生生长的方法来合成具有特殊结构 的晶体材料已经成为材料合成的热点“].羟基磷灰石 (HAP)作为一种生物材料.广泛的存在于人和动物地 骨骼和牙齿中.是生物矿化的产物.在骨骼的修复、替 代和仿生抗菌陶瓷薄膜中有重要的应用.因此。

利用 生物矿化的方法合成具有生物活性的羟基磷灰石.有 重要的价值.然而在生理环境中,除了无机离子以外, 还存在蛋白质和细胞等成分D].细胞对材料的响应也 是在蛋白质吸附之后,蛋白质吸附层将介入细胞与材 料的作用.血清蛋白在人工生物材料表面的吸附行为 是在血液与非生体材料之间最基本和最重要的作用之 一在于它在很大程度上决定井影响着血小板等生体细 胞在材料表面的黏附行为.当前植入式医用器件在临 床应用过程中所出现的凝血及感染现象便与之密切相 关.因此,无论在理论上还是应用上.在生物材料的研 Microscopy)观察试样表面复合层的形 貌. 利用RIGAKU/DMAX X射线衍射仪(X_ray D水 fMction)分析试样表面复合层的物相.工作参数为 CuKa.40kV,200mA.扫描范围10—60。

. 表面复合层的结构的鉴别利用BIDRAD FTs3000红外光谱分析仪(Infrared spectroscopy),其 分辨率为4cm~.在4000~400cm-1范围内重复进行 16次. 究中考虑到蛋白质的介入具有相当的研究价值. 小牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)是血 清中最丰富的蛋白质,


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