聚醚醚酮基聚多巴胺载银涂层复合材料的抗菌性能及生物学性能的初步研究

摘要

目的：本实验拟利用多巴胺（dopamine,DA）氧化自聚合形成的聚多巴胺（polydopamine,PDA）在聚醚醚酮（poly-ether-ether-ketone,PEEK）表面原位还原并沉积纳米银粒子，制成聚醚醚酮-聚多巴胺-银复合材料（PEEK-PDA-Ag）。通过体外实验对该复合材料进行抗菌性能检测、细胞生物相容性检测，及动物体内实验观察该复合材料的软组织愈合效果，初步评价该复合材料的抗菌性能与生物相容性，为载银PEEK复合材料在口腔种植方向的研究提供实验数据。　　方法：载银PEEK材料制备：将直径为5mm的PEEK圆棒切割制成直径5mm，厚度1mm的圆片，然后用砂纸逐级打磨抛光，清洗并消毒备用。将制备好的PEEK片浸渍于2g/L的DA溶液中，室温下搅拌反应24小时，得到覆盖PDA涂层的PEEK材料（PEEK-PDA）。将PEEK-PDA置于0.05mol/L AgN03溶液中，避光条件下振荡反应4小时，得到载银的PEEK材料（PEEK-PDA-Ag）。根据试件表面的涂层不同，分为A组（PEEK）、B组（PEEK-PDA）、C组（PEEK-PDA-Ag）进行后续实验。用扫描电子显微镜观察试件表面形貌，能谱分析仪检测试件表面元素成分及含量，接触角测定仪检测试件表面亲水性能。　　载银PEEK材料对牙龈卟啉单胞菌（porphyromonas gingivalis,P.g）的作用研究：以P.g为实验菌种，三组试件与P.g菌液共同培养，扫描电镜观察试件表面的细菌粘附数量、CCK-8法检测细菌在材料表面的早期粘附数量（1小时、2小时、4小时）、平板计数法检测材料的抗菌率、细菌粘附率。　　载银PEEK材料对人牙龈成纤维细胞（Human gingival fibroblasts,HGFs）的作用研究：以HGFs为实验细胞，用扫描电镜观察细胞在三种材料表面的粘附形态并测定细胞分离率，CCK-8法检测细胞在材料表面的增殖，天狼星红染色吸光度值检测材料表面胶原纤维沉积量。　　载银PEEK材料软组织愈合效果观察：将PEEK加工成直径3mm，长度6mm的种植体，表面处理方法如前所述。以健康雌性新西兰兔作为实验对象，将种植体植入实验动物右下颌门齿拔牙窝，在术后14天、28天分别处死实验动物，取材，HE染色观察种植体周围软组织愈合情况。　　结果：载银PEEK材料制备：①扫描电镜观察结果：有PDA涂层的材料表面较纯PEEK粗糙，纳米银粒子呈圆形，在材料表面均匀分布，直径在65nm左右；②能谱仪分析结果：纯PEEK表面的元素组成为C、O，经过DA溶液处理后，材料表面的元素组成为C、O、N，再经过AgNO3溶液处理后，材料表面元素组成为C、O、N、Ag；③接触角检测结果：PEEK组表面接触角为108.4°±1.4°，PEEK-PDA组表面接触角为71.8°±1.0°，PEEK-PDA-Ag组表面接触角为53.4°±1.5°。　　载银PEEK材料对P.g的作用研究：①扫描电镜观察结果：A组材料表面细菌粘附数量最多，B组次之，C组最少。②CCK-8法检测结果：1小时A组黏附数量较B组与C组多，且差异具有统计学意义（P＜0.05）。随着时间的延长，2小时、4小时各组细菌黏附数量均逐渐增多，A组材料表面黏附细菌数量仍然最多，B组黏附数量较少，C组细菌数量最少，但三组之间差异没有统计学意义（P＞0.05）。③平板计数法结果：可见血平板培养基上A组菌落数量最多，B组菌落数量较少，C组菌落数量最少。B组的抗菌率为66.57%，C组抗菌率96.66%；B组细菌黏附率为33.43%，C组细菌黏附率3.34%。抗菌率和黏附率三组之间两两比较均具有统计学差异（P＜0.05）。　　载银PEEK材料对HGFs的作用研究：①扫描电镜观察结果：A组表面粘附的HGFs呈半球形突起于试件表面，伪足伸出较少，细胞伸展面积较小；B组HGFs平铺于试件表面，可见较多的板状伪足伸出，丝状伪足伸出少见，细胞伸展面积较大；C组HGFs同A组一样也呈半球形突起于试件表面，有板状伪足伸出但数量较B组少，有较多的丝状伪足伸出，细胞伸展面积较大。②细胞分离率:A组细胞分离率68.78%±3.32%，B组54.92%±4.96%，C组56.98%±4.00%，A组与B组、C组差异具有统计学意义（P＜0.05），B组与C组差异没有统计学意义（P＞0.05）。③CCK-8法检测结果：随着时间延长，在各组试件表面成纤维细胞均显示出增殖趋势。第1天，A组表面细胞数量相对较多，C组细胞数量次之，B组数量最少，A组与B、C之间比较差异具有统计学意义（P＜0.05）。第3天与第5天时，A、B组细胞数量均较C组多，差异具有统计学意义（P＜0.05）。第7天时，B组细胞数量最多，A组细胞数量次之，C组细胞数量最少，三组之间两两比较差异均具有统计学意义（P＜0.05）。④天狼星红染色结果:第3天、7天时，B组天狼星红染色吸光度值较A组、C组高，且差异具有具有统计学意义（P＜0.05）。第14天时，B组、C组天狼星红染色吸光度值较A组高，且差异具有具有统计学意义（P＜0.05）。　　载银PEEK材料软组织愈合效果观察：HE染色结果示，术后14天时三组种植体周围软组织愈合良好，在种植体-软组织界面可见上皮层，无钉突，沿与种植体长轴方向向根方生长。A组、B组上皮细胞生长较快。术后28天时，三组种植体周围上皮附着基本形成，上皮条带较14天时增厚明显，结合上皮长度较天然牙短，但上皮厚度较天然牙厚，大体组织形态接近天然牙。　　结论：本实验通过对制备的载银聚醚醚酮材料进行抗菌性能、生物学性能检测，可得出以下结论：　　1.本研究成功制得PEEK载银材料PEEK-PDA-Ag。　　2.PEEK-PDA-Ag的亲水性能优于PEEK、PEEK-PDA。　　3.PEEK-PDA-Ag能减少牙龈卟啉单胞菌的黏附并抑制其增殖，具有良好的抗菌作用。　　4.人牙龈成纤维细胞在PEEK-PDA-Ag材料表面伸展面积较大，黏附效果较好。　　5.PEEK-PDA-Ag对人牙龈成纤维细胞的增殖无明显毒性反应。　　6.PEEK-PDA-Ag有利于人牙龈成纤维细胞的胶原纤维分泌。　　7.PEEK-PDA-Ag种植体周围软组织愈合良好，上皮形态接近天然牙。

目录

前言

材料与方法

1 实验材料与仪器

2 实验方法

结果

1 SEM观察结果

2 能谱仪分析结果

3 接触角测定仪检测结果

讨论

1 PEEK的特点及改性

2 PDA的特性及应用

3 抗菌剂的种类及选择

结论

材料与方法

1 实验材料与仪器

2 实验方法

结果

1 SEM观察结果

2 CCK-8法检测结果

3 平板计数法检测结果

讨论

1 P.g在种植体周围炎发生中的意义

2 种植体材料表面性质与抗菌性能的关系

3 银粒子的抗菌机制

结论

材料与方法

1 实验材料与仪器

2 实验方法

结果

1 原代培养的细胞鉴定

2 SEM观察结果

3 细胞分离率测定结果

4 CCK-8法检测结果

5 天狼星红染色结果

讨论

1 HGFs在种植体软组织封闭中的作用

2 SEM观察与细胞分离率结果分析

3 CCK-8法检测结果分析

4 天狼星红染色结果分析

结论

材料与方法

1 实验材料与仪器

2 实验方法

结果

1 模型建立

2 HE染色结果

讨论

1 种植体上皮界面的研究方法

2 种植体周围软组织标本的获取方法选择

3 牙种植体与上皮组织结合界面的影响因素

结论

全文总结

参考文献

英汉缩略词对照表

致谢

综述:聚醚醚酮改性及在口腔领域的研究进展

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