硬组织植入聚醚醚酮表面生物活性改性研究
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摘 要：介绍了有望替代传统医用金属材料用作硬组织植入体的特种工程塑料聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）的一些优异特性及其 不足。首先，综述了在 ＰＥＥＫ 表面构筑羟基磷灰石、钛或二氧化钛等改性涂层对体外及体内生物活性的影响，并重点 强调了改性涂层与基底结合力的重要性。其次，综述了直接表面改性手段，如等离子体浸没离子注入、激光处理、湿法 改性等在 ＰＥＥＫ 表面构筑有利的表面物理及化学性质，赋予其表面生物活性的研究进展。最后，对构筑兼具生物活性 和抗菌活性的 ＰＥＥＫ 表面进行总结，并对其发展方向进行了展望。 关 键 词：聚醚醚酮；生物活性；表面改性；硬组织；骨整合 中图分类号：ＴＱ３２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１９２７８（２０１８）１１０００７１２ 犇犗犐：１０．１９４９１／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１９２７８．２０１８．１１．００２
料因具有较 高 的 力 学 强 度、良 好 的 生 物 相 容 性 和 耐 疲 劳性等优异 性 能，在 硬 组 织 修 复 与 替 换 领 域 有 着 广 泛 应用［１］。但这些传统金属植入材料的弹性模量远远高 于骨组织的 弹 性 模 量，造 成 植 入 体 周 围 骨 组 织 所 受 的 应力刺激值远远低于骨组织维持自身更新所需的应力 刺激值，使植 入 体 周 围 骨 组 织 部 分 被 吸 收，强 度 降 低， 导致植入体松动，最终造成植入失败，即 产 生 所 谓 的 “应力屏蔽”效应［２３］。另外，金属植入体可能释放出有 害的金属离子，造成骨质溶解或变应原性；且金属植入
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢａｓｉｃＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＮｏｒｔｈＳｉｃｈｕａｎＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｌｏｇｅ，Ｎａｎｃｈｏｎｇ６３７０００，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣｈｅｎｇｄｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００４１，Ｃｈｉｎａ）
０ 前言
不锈钢、钛及 其 合 金 等 传 统 的 硬 组 织 植 入 金 属 材
收稿日期：２０１８０５２５ 川北医学院博士基金项目（ＣＢＹ１６ＱＤ０２）；川北医学院科 研发展计划项目（ＣＢＹ１６ＡＺＤ０２）；四川省科技创新苗子工程资 助项目（２０１８０２４） 联系人，ｙａｎｙｚｈｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
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ＬＩＵＬｙｕｈｕａ１，ＺＨＥＮＧ Ｙａｎｙａｎ１ ，ＺＨＡＮＧＬｉｆａｎｇ２，ＸＩＯＮＧＣｈｅｎｇｄｏｎｇ２
第３２卷 第１１期 ２０Baidu Nhomakorabea８年１１月
中 国 塑 料
犆犎犐犖犃犘犔犃犛犜犐犆犛
Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．，２０１８
硬组织植入聚醚醚酮表面生物活性改性研究
刘吕花１，郑延延１ ，张丽芳２，熊成东２
（１．川北医学院基础医学院，四川 南充 ６３７０００；２．中国科学院成都有机化学研究所，成都 ６１００４１）
料因具有较 高 的 力 学 强 度、良 好 的 生 物 相 容 性 和 耐 疲 劳性等优异 性 能，在 硬 组 织 修 复 与 替 换 领 域 有 着 广 泛 应用［１］。但这些传统金属植入材料的弹性模量远远高 于骨组织的 弹 性 模 量，造 成 植 入 体 周 围 骨 组 织 所 受 的 应力刺激值远远低于骨组织维持自身更新所需的应力 刺激值，使植 入 体 周 围 骨 组 织 部 分 被 吸 收，强 度 降 低， 导致植入体松动，最终造成植入失败，即 产 生 所 谓 的 “应力屏蔽”效应［２３］。另外，金属植入体可能释放出有 害的金属离子，造成骨质溶解或变应原性；且金属植入
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢａｓｉｃＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＮｏｒｔｈＳｉｃｈｕａｎＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｌｏｇｅ，Ｎａｎｃｈｏｎｇ６３７０００，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣｈｅｎｇｄｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００４１，Ｃｈｉｎａ）
０ 前言
不锈钢、钛及 其 合 金 等 传 统 的 硬 组 织 植 入 金 属 材
收稿日期：２０１８０５２５ 川北医学院博士基金项目（ＣＢＹ１６ＱＤ０２）；川北医学院科 研发展计划项目（ＣＢＹ１６ＡＺＤ０２）；四川省科技创新苗子工程资 助项目（２０１８０２４） 联系人，ｙａｎｙｚｈｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ（ＰＥＥＫ）ｉｓａｐｒｏｍｉｎｅｎｔｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｈａｒｄｔｉｓｓｕｅｉｍｐｌａｎｔｓｔｏｒｅｐｌａｃｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｍｅｔａｌｌｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｄｕｅｔｏｉｔｓｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓ ａｎａｌｏｇｏｕｓｔｏｔｈｅｈｕｍａｎｃｏｒｔｉｃａｌｂｏｎｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｉｓｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒＰＥＥＫ，ｔｈｕｓ ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｈａｒｄｔｉｓｓｕｅｉｍｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｂｉｏａｃｔｉｖｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆＰＥＥＫｂｙｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ａｔｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｏａｔｉｎｇｏｆ ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅａｎｄｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｆｏｒＰＥＥＫ ｗａｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓｐｒｉｍａｒｙｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｓｕｃｈａｓｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇａｎｄｓｐｉｎｃｏａｔｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｅｎｄｏｗＰＥＥＫ ｗｉｔｈｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｗｅｒｅａｌｓｏ ｗｉｄｅｌｙａｄｏｐｔｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙｏｆ ＰＥＥＫ．Ｔｈｅｓｅｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｉｎｃｌｕｄｅｄｐｌａｓｍａｉｍｍｅｒｓｉｏｎｉｏｎｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ，ｌａｓｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｕｒｆａｃｅｗｅｔｔｉｎｇ．Ｂａｃｔｅｒｉａｌｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｗａｓｂｒｏａｄｌｙｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄａｓｏｎｅｏｆｔｈｅ ｍａｉｎｃａｕｓｅｓｏｆｉｍｐｌａｎｔ ｆａｉｌｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅ ｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＰＥＥＫ ｉｍｐｌａｎｔｓｂｙｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｈｏｔｔｏｐｉｃｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｓｅｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｂｉｏａｃｔｉｖｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆ ＰＥＥＫａｎｄａｌｓｏｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｆｕｔｕｒｅ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ；ｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ；ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｈａｒｄｔｉｓｓｕｅ；ｏｓｔｅｏｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ
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ＬＩＵＬｙｕｈｕａ１，ＺＨＥＮＧ Ｙａｎｙａｎ１ ，ＺＨＡＮＧＬｉｆａｎｇ２，ＸＩＯＮＧＣｈｅｎｇｄｏｎｇ２
第３２卷 第１１期 ２０Baidu Nhomakorabea８年１１月
中 国 塑 料
犆犎犐犖犃犘犔犃犛犜犐犆犛
Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．，２０１８
硬组织植入聚醚醚酮表面生物活性改性研究
刘吕花１，郑延延１ ，张丽芳２，熊成东２
（１．川北医学院基础医学院，四川 南充 ６３７０００；２．中国科学院成都有机化学研究所，成都 ６１００４１）