在CFR-PEEK植入物上使用基于化学过渡层的电负二维材料进行装饰,以促进骨质生成
Wen Qin1, Tong Xing2, Jing Ma3
1College of Biomedical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, 030024, China.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|February 7, 2024
概括
通过温和的酸表面处理,通过电负二维材料对碳纤维增强聚乙基 (CFR-PEEK) 进行修改,可以增强骨质生成并保持机械完整性. 这种方法改善了骨的形成,而不是苛刻的硫酸方法.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 表面化学 表面化学
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 电子负二维 (2D) 材料为修改碳纤维增强聚乙烯基 (CFR-PEEK) 复合材料提供独特的性能.
- 目前使用缩硫酸的方法为二维材料沉积创造了多孔表面,但损害了机械强度.
- 这损害了生物活性涂料的稳定性和有效性.
研究的目的:
- 开发一种新的CFR-PEEK表面修饰策略,使用电负二维材料.
- 研究一种轻度酸腐蚀方法对CFR-PEEK表面性能的影响.
- 通过密度与多孔过渡层,通过氧化石墨烯 (GO) 和黑 (BP) 修改的CFR-PEEK的骨质生成潜力和细胞兼容性进行比较.
主要方法:
- 使用缩酸 (HNO3) 制造密集的过渡层,对CFR-PEEK进行轻微的表面腐蚀.
- 电子阴性二维材料,特别是石墨烯氧化物 (GO) 和黑 (BP) 的沉积在修改的表面上.
- 评估表面的机械性能 (硬度,耐磨性),细胞毒性,体外矿化沉积和体内新骨的形成.
主要成果:
- 由HNO3形成的密集过渡层表现出明显更高的硬度和耐磨性,而不是由H2SO4.4形成的多孔层.
- 密集层上的 -NO2 功能组显示出良好的细胞相容性,与多孔层上的 -SO3H 组的中度细胞毒性不同.
- 在密集的过渡层上用GO和BP修改的CFR-PEEK在体外矿化沉积和体内骨形成中得到了增强.
结论:
- 轻度酸腐蚀提供了一种优越的方法,用于在CFR-PEEK上创建2D材料涂层的过渡层.
- 这种方法可以保持机械完整性,同时促进骨质生成,为CFR-PEEK表面功能化提供了一个有前途的策略.
- 通过密集的过渡层对CFR-PEEK的电子负二维材料涂层显著提高了骨再生能力.
