赋与材料以生物功能使其植入体内后能充分调动人体自体修复和完善的能力,从而实现损伤或病变组织、器官的永久修复,已成为二十一世纪生物材料发展的方向和前沿。研制理想的骨移植材料是医学和生物材料利.学领域中的重要课题。钙磷材料因其组成与骨组织的矿物成份相近及优良的生物相容性和生物活性而成为骨移植材料较重要、有潜力的一部分。 本文以材料科学为基础,并向医学、生物化学、生命科学渗透,旨在了解钙磷材料与蛋白质、细胞、组织的相互作用及其在体内生物化学变化过程和微结构的演变过程,探讨钙磷材料在体内的成骨机制,为设计具有生物功能的钙磷骨修复材料和骨组织工程支架材料及钙磷材料在临床上的应用提供依据。 首先通过对人体松质骨的研究,对组成和微结构进行优化设计,将溶解度适中的β-TCPGNG Na₂O-CaO.MgO.P₂O₅玻璃粘结剂进行复合,采用发泡法在850℃制备出了具有三维连通、高显气孔率、高比表面,大孔、小孔和微孔相结合,气孔分布均匀的多孔磷酸钙降解陶瓷,并通过体外模拟实验证实了磷酸钙降解陶瓷具有良好的降解性能。 通过FT-IR、XPS、SEM及SDS-PAGE分析研究了磷酸钙降解陶瓷对蛋白质的吸附特性。结果表明磷酸钙降解陶瓷对蛋白质具有较强的吸附能力,FT-IR中蛋白质特征峰的位移及XPS中磷酸钙Ca₂p和Ols结合能的化学位移表明蛋白质通过其表面酸性氨基基团及碱性氨基残基以离子键与β-TCP晶体中Ca结合,通过表面碱性氨基以氢键和静电引力的形式与P0₄^3-中的氧结合。蛋白质的吸附过程及机理为:蛋白质在浓度差的推动下向磷酸钙陶瓷表面扩散,然后在磷酸钙陶瓷表面静电力的作用下通过空间构象的微调,使其表面的正负电荷点与磷酸钙陶瓷表面相反的电荷点键合导致第一层面不可逆的吸附;随着吸附时间的延长,在重力及蛋白质分子本身之间的静电引力等因素发生第二层面的物理吸附:而蛋白质分子与溶液中游离的钙离子结合,通过参与表面进行的生物矿化作用而吸附到材料的表面,形成第三层面的吸附。 成骨细胞与磷酸钙陶瓷复合培养实验表明磷酸钙降解陶瓷具有很好的细胞亲和性,能促进成骨细胞在材料表面选择粘附。正常增殖、迁移和生长:并促