【摘 要】
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在各种纳米材料中,羟基磷灰石(HAP)具有良好的生物相容性和骨传导性,是与天然骨骼成分最为接近的。基于HAP制备的纳米材料可以作为骨材料应用于骨组织工程领域。然而,单一的HAP不具备抗菌功能。骨科手术中通常使用抗生素来预防细菌感染,但抗生素的大量使用易诱发细菌产生耐药性。抗菌肽(AMP)作为一种新兴的抗菌制剂,具有广谱抗菌性、不易诱发细菌产生耐药性以及良好的热稳定性,是当前用于提高HAP抗感染能力
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在各种纳米材料中,羟基磷灰石(HAP)具有良好的生物相容性和骨传导性,是与天然骨骼成分最为接近的。基于HAP制备的纳米材料可以作为骨材料应用于骨组织工程领域。然而,单一的HAP不具备抗菌功能。骨科手术中通常使用抗生素来预防细菌感染,但抗生素的大量使用易诱发细菌产生耐药性。抗菌肽(AMP)作为一种新兴的抗菌制剂,具有广谱抗菌性、不易诱发细菌产生耐药性以及良好的热稳定性,是当前用于提高HAP抗感染能力的研究热点。因此,本论文旨在探索掺有AMP的HAP纳米材料的物理、化学特性、及其抗菌性能的相互作用,以开发具有抗菌性能的复合HAP纳米材料。本研究以生物矿化法为基础合成HAP涂层,并以不同的多肽修饰在其表面来诱导矿化,从而制备类似天然骨结构且亲疏水性可控、广谱抗菌、不易诱发细菌产生耐药性的复合HAP纳米材料。具体研究内容和结果如下:在本研究中,我们基于人β-防御素3(h BD3)的抗菌功能序列和牙釉质蛋白1衍生肽(CEMP1)的矿化功能序列,设计并合成了三条多肽,分别是:矿化功能肽(C7肽,氨基酸序列为:MLPHHGA)、抗菌功能肽(H12肽,氨基酸序列为:GKCSTRGRKCCRRKK)和双功能肽(H12-C7肽,氨基酸序列为:GKCSTRGRKCCRRKKMLPHHGA)。基于生物矿化理论,以人工合成的类骨HAP作为基底,在其表面固定不同的多肽来诱导矿化,成功合成了一系列由不同多肽掺杂且物化特性不同的复合HAP纳米材料,并系统研究了多肽对HAP表面形貌、晶体结构和亲疏水性的影响。最后以大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)作为细菌实验模型,检验了复合HAP纳米材料的体外抗菌效果,并探究了其晶体结构-物化特性-抗菌能力的相互关系。实验结果证明,以生物矿化法为基础成功合成了包载不同多肽的复合HAP纳米材料;多肽对HAP表面形貌和晶体结构都有影响,并会进一步改变其亲疏水性;在两种细菌实验模型中,包载多肽的复合HAP纳米材料能有效减少大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在其表面的粘附,具备预防细菌感染的功能。同时,发现了HAP的物化特性与其体外抗菌能力的相关性。综上所述,本研究基于生物矿化法合成掺杂多肽的复合HAP纳米材料,探究了材料的晶体结构、物化特性及其与抗菌功能的构效关系,为所合成的复合HAP纳米材料在骨组织工程领域的潜在应用提供了理论和实践支持。
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