改善PEEK生物活性,改善骨組織結(jié)合效率

由于PEEK存在生物活性較低和自主抑菌性能不足的問題,嚴(yán)重影響了其與骨結(jié)合的效率。為了解決這一問題,研究者們在FDM打印的PEEK復(fù)合材料中加入納米活性粒子或纖維增強(qiáng)材料,從而有效改善PEEK的生物活性,提高與骨組織的結(jié)合效率。目前,我們已經(jīng)研發(fā)出兩種主要的復(fù)合材料:優(yōu)化成骨活性的3D打印羥基磷灰石-PEEK復(fù)合材料和優(yōu)化力學(xué)性能的3D打印碳纖維增強(qiáng)-PEEK復(fù)合材料。
其中,羥基磷灰石(HA)是一種生物安全性高、成骨活性良好的材料,與人體骨組織成分相似,常常被用作骨替代材料。然而,單獨(dú)的HA由于脆性較大,不適合用于修復(fù)較大骨組織缺損,因此,研究者們主要將其作為改善其他生物材料特性的重要方面。
例如,Rodzen等將HA和PEEK粉末混合制成細(xì)絲,用改造后的3D打印機(jī)打印出不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PEEK-HA樣品。掃描電子顯微鏡下發(fā)現(xiàn),HA顆粒均勻分布在樣品表面。Oladapo則使用FDM制備出了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的羥基磷灰石(0%~20%)的PEEK/CHAP復(fù)合材料,結(jié)果顯示15%的PEEK/CHAP力學(xué)性能較為理想。此外,體外高糖培養(yǎng)基(DMEM)培養(yǎng)上清液的檢測結(jié)果也表明,PEEK/CHAP復(fù)合材料比純PEEK具有更好的黏附性、增殖性和細(xì)胞活性。
另外,Zheng等通過FDM打印出PEEK-HA復(fù)合支架,隨后在其上進(jìn)行小鼠胚胎成骨細(xì)胞前體細(xì)胞(MC3T3-E1)的細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),具有微孔結(jié)構(gòu)表面的PEEK-HA復(fù)合材料能顯著促進(jìn)MC3T3-E1細(xì)胞的附著和礦化。因此,HA與PEEK的結(jié)合可顯著提高細(xì)胞的成骨活性,有效改善PEEK的生物活性。