【摘 要】
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钛基植入体在应用过程中,普遍存在细菌感染的问题。构建抗细菌粘附表面或杀菌表面是两种抵抗细菌感染的重要策略。但是,前期的研究发现,抗细菌粘附亲水表面不利于细胞的粘附、增殖,杀菌表面则会对机体产生细胞毒性,因而限制了它们的应用。且一些可抗细菌粘附的亲水性聚合物会产生有毒的胺分子,构建理想的抗细菌感染表面仍是挑战。本论文针对植入体在植入过程中的不同阶段,使用温敏响应型聚合物P（MEO2MA-co-OEG
【基金项目】
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国家自然科学基金（31771027、U1801252）; 广东省自然科学基金杰出青年项目（2019B151502029）; 广州市科技项目（201806010156、201804020060）; 青年珠江学者项目
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钛基植入体在应用过程中,普遍存在细菌感染的问题。构建抗细菌粘附表面或杀菌表面是两种抵抗细菌感染的重要策略。但是,前期的研究发现,抗细菌粘附亲水表面不利于细胞的粘附、增殖,杀菌表面则会对机体产生细胞毒性,因而限制了它们的应用。且一些可抗细菌粘附的亲水性聚合物会产生有毒的胺分子,构建理想的抗细菌感染表面仍是挑战。本论文针对植入体在植入过程中的不同阶段,使用温敏响应型聚合物P（MEO2MA-co-OEGMA）,并结合RGD（或AMP）,构建能够响应围手术期微环境的温度变化,选择性表达不同生物学功能的响应型智能表面。该表面通过利用聚合物在不同温度下构象伸展-坍塌的可逆变化,实现RGD多肽（或AMP）可控的暴露和隐藏,能够防止细菌粘附在植入体表面,或杀死表面的细菌。同时,该植入体对机体表现出良好的生物相容性。首先,本论文研究了所构建的Ti-A-MPEGn-RGD和Ti-A-MPEGn-AMP（n=1.5、3.0和4.3）钛基植入体表面的温度响应特性。两种功能化表面能够响应温度变化,选择性地隐藏和暴露表面多肽。其中Ti-A-MPEGn-RGD可以响应25℃和37℃2个温度下的变化;Ti-A-MPEGn-AMP可以响应25℃、37℃和42℃3个温度下的变化。其次,本论文研究了钛基植入体表面的体外生物学功能。在手术时（25℃）,Ti-A-MPEGn-RGD和Ti-A-MPEGn-AMP（n=1.5、3.0和4.3）表面均可以抑制90%以上金黄色葡萄球菌粘附;在生理体温时（37℃）,这些植入体表面可以提高20%人体骨髓间充至干细胞（h BMSC）的粘附、增殖,并促进成骨分化;在局部感染时（42℃）,Ti-A-MPEGn-AMP表面可以杀死93%以上的常见的致病菌。最后,本论文利用新西兰大白兔细菌粘附感染和细菌植入感染模型,研究了功能化植入体在体内的生物学性能。结果表明,在细菌粘附感染模型中,Ti-A-MPEG3.0-RGD可以有效抑制95%以上的细菌粘附在植入体表面;在细菌植入感染模型中,Ti-A-MPEG3.0-AMP可以有效抵抗细菌感染,杀死95%以上的细菌。这些植入体均可以降低植入部位周围皮肤组织的炎症反应,有利于组织修复与愈合,并具有抗炎作用。以上研究为解决抗细菌粘附表面抑制正常细胞的粘附、增殖,以及杀菌表面对机体产生毒副作用的问题,提供了策略。
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