双功能融合肽修饰聚醚醚酮协同促进骨整合的创新策略

为解决聚醚醚酮（PEEK）生物惰性导致的骨整合不足问题，研究人员通过贻贝粘附机制启发，设计含DOPA的融合肽（GRGDSPC与BFP-1），经氧等离子体预处理实现PEEK表面化学修饰。该策略显著提升细胞粘附、成骨分化及血管生成能力，体内实验证实其协同增强骨整合效率，为生物惰性材料功能化提供新思路。

　　

在牙科和骨科植入领域，钛合金长期占据主导地位，但其高弹性模量导致的应力屏蔽、金属离子释放引发的炎症，以及MRI兼容性差等问题日益凸显。聚醚醚酮（PEEK）因其与骨组织匹配的力学性能和放射透明性成为理想替代材料，但表面生物惰性严重制约其临床应用。如何赋予PEEK生物活性以促进骨整合，成为亟待突破的科学难题。

天津医科大学第二医院青年基金和天津市自然科学基金支持的研究团队在《Applied Materials Today》发表创新成果，提出基于贻贝仿生化学的双功能融合肽修饰策略。研究人员通过氧等离子体活化PEEK表面，设计含四价DOPA的融合肽（(DOPA)₄-(GP)₄-GRGDSPC和(DOPA)₄-(GP)₄-BFP-1），利用DOPA的化学粘附特性实现稳定固定，其中GRGDSPC靶向整合素促进细胞粘附，BFP-1（骨形成肽-1）则源自BMP-7（骨形态发生蛋白-7）的成骨活性片段。

关键技术包括：1）氧等离子体预处理构建活性PEEK表面；2）Fmoc固相合成法构建荧光标记融合肽；3）体外成骨（MC3T3-E1细胞）和血管生成（HUVECs）实验；4）大鼠股骨植入模型评估体内骨整合。

设计肽修饰PEEK

研究证实氧等离子体处理显著增加PEEK表面含氧极性基团，而(GP)₄连接肽确保DOPA与活性肽独立功能。XPS显示DOPA通过酚羟基与PEEK形成稳定共价键，接触角测试表明修饰后亲水性提升3倍。

体外生物活性

共聚焦显微镜显示RGD（红色荧光）和BFP（绿色荧光）均匀分布在PEEK表面。CCK-8实验表明修饰组细胞增殖率提高2.1倍，ALP活性（成骨标志物）和钙结节（茜素红染色）分别增加3.8倍和4.2倍。划痕实验显示BFP组血管内皮迁移速度提升67%。

体内骨整合

Micro-CT显示双肽修饰组植入8周后骨体积分数（BV/TV）达钛合金组的92%，显著高于纯PEEK组（41%）。组织学可见修饰组新生骨直接接触植入体，而对照组存在纤维包裹。

该研究创新性地将贻贝粘附化学与多肽生物活性相结合，首次实现PEEK表面成骨-血管化双功能协同调控。其意义在于：1）突破传统PEEK修饰的物理吸附不稳定性；2）通过DOPA化学键合避免复杂化学偶联；3）为其他生物惰性材料（如聚乳酸）功能化提供普适策略。Rui Li和Zige Guo等强调，该技术未来可拓展至3D打印个性化植入体，推动生物材料从"结构替代"向"功能再生"跨越。