【摘要】：骨科假體植入部位感染是骨科手術(shù)中最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一,輕則導(dǎo)致患者延遲治療周期、增加治療成本,重則導(dǎo)致患者因感染而截肢或死亡。骨科假體植入部位感染原因主要有兩點:一是由于細(xì)菌在植入體表面粘附定植形成生物膜,生物膜阻礙了機體免疫反應(yīng)及抗生素對細(xì)菌的殺傷作用。二是由于植入體材料生物相容性欠佳,難以與宿主骨形成牢固的結(jié)合,并且植入體骨結(jié)合界面存在的纖維層會使局部宿主抵抗力下降。因此,賦予現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)中骨科植入體優(yōu)良的抗菌性能,對于提高骨科植入體壽命及具有自主知識產(chǎn)權(quán)高端骨科植入體產(chǎn)業(yè)提升具有重要意義。賦予骨科植入體抗菌性能的主要手段為在涂層材料中實現(xiàn)抗菌因子的有效加載和控釋。鈦及鈦合金是應(yīng)用最為廣泛的植入體材料,其表面形成的Ti02涂層可以作為抗菌劑的載體。在廣譜抗菌劑中,銀具有細(xì)胞毒性低,穩(wěn)定性好,有效濃度低和不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點。納米尺度的銀粒子比表面積高,與細(xì)菌的接觸概率增大,具有很強的化學(xué)活性,其表面的原子易與其他化學(xué)基團發(fā)生鍵合反應(yīng),從而可制備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,性能優(yōu)良的納米銀復(fù)合材料。因此,可以通過在二氧化鈦涂層孔結(jié)構(gòu)中載入納米銀粒子并控制其釋放速度,從而使其在具備生物相容性的同時獲得長期抗菌性能。本文基于產(chǎn)業(yè)化電化學(xué)技術(shù)在植入體表面制備了二氧化鈦涂層,通過表面改性和光還原進行了銀納米粒子的負(fù)載,并系統(tǒng)探究了二氧化鈦-納米銀復(fù)合涂層的生物功能性,主要研究內(nèi)容如下:第一章:簡要介紹了骨科植入體材料的術(shù)后反應(yīng)與生物功能性,還介紹了鈦及鈦合金在骨科植入體的應(yīng)用以及幾種表面改性方法。同時介紹了抗菌材料的分類與應(yīng)用以及銀抗菌劑的作用機理和應(yīng)用現(xiàn)狀。最后綜述了鈦植入體抗菌涂層的研究進展。第二章:簡要介紹本實驗主要原料和測試分析手段,如XRD、SEM、TEM、FTIR、酶標(biāo)儀等。第三章:利用陽極氧化的方法在鈦表面制備出二氧化鈦納米管,得到了管徑可控的二氧化鈦納米管。之后對陽極氧化制備得到的二氧化鈦納米管用聚多巴胺進行了表面改性,再用浸漬法加紫外光還原法制備得到負(fù)載銀納米顆粒的二氧化鈦納米管(AgNPs/TNTs)涂層材料。第四章:我們通過采用微弧氧化的方法在鈦表面制備出多孔氧化鈦涂層,得到了表面形貌可控的具有多孔結(jié)構(gòu)的二氧化鈦涂層。并且對二氧化鈦涂層進行了表面改性,再用浸漬法加紫外光還原法制備得到負(fù)載銀納米顆粒的微弧氧化二氧化鈦(AgNPs/TiO2)涂層材料。第五章:我們用上述兩種方法制備得到了二氧化鈦-納米銀(TiO2-Ag)復(fù)合涂層。TiO2-Ag復(fù)合涂層表面處理方法不同,銀離子的緩釋性能也不同。聚多巴胺改性后的TiO2-Ag復(fù)合涂層的銀納米粒子加載量得到顯著的提高,與未用聚多巴胺改性的涂層相比,改性過的涂層更有利于銀離子的緩釋。相比于微弧氧化得到的多孔TiO2結(jié)構(gòu),陽極氧化得到的TiO2納米管結(jié)構(gòu)負(fù)載銀納米粒子更有利于銀離子的緩釋。銀離子的緩釋性能有如下結(jié)果:NTs-PD-AgNTs-AgMAO-PD-AgMAO-Ag。并且適量負(fù)載銀納米粒子的TiO2-Ag復(fù)合涂層材料擁有良好的抗菌性能和生物相容性。第六章:對本論文研究成果進行總結(jié),并對未來的研究方向提出展望。
【圖文】：

邐敢關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)Ｉ邐人體敢關(guān)節(jié)植入后逡逑圖１．１鈦合金在骨科植入體材料中的應(yīng)用。逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｔｉｔａｎｉｕｍ邋Ａｌｌｏｙ邋ｉｎ邋Ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃ邋Ｉｍｐｌａｎｔｓ．逡逑１．２．２．４鈦及鈦合金的表面改性逡逑植入體的表面特性影響其與骨組織的結(jié)合能力。噴砂酸蝕法常被用于鈦表面逡逑的處理，處理后的鈦表面可以獲得微米級孔結(jié)構(gòu)形貌，微米形貌被證明可以促進逡逑植入體和骨組織更快更好的結(jié)合［４５］。該結(jié)果同時也表明鈦表面特性可以影響細(xì)逡逑胞活性和組織反應(yīng)，從而獲得植入體與骨組織更好的結(jié)合。然而，有研究證明，逡逑細(xì)胞易于在包含孔洞（直徑約？１００邋ｎｍ）的基底膜表面粘附［４６］。因此，釹和鈥合逡逑金表面納米化處理已成為研究熱點，納米晶、納米孔、納米管、納米粒和納米線逡逑等多種納米結(jié)構(gòu)涂層被合成到鈦表面。逡逑目前鈥及鈦合金表面改性方法主要可以分為四類，分別是機械法、物理法、逡逑化學(xué)法和電化學(xué)法。當(dāng)前使用較為普遍的表面改性方法主要有陽極氧化法、微弧逡逑氧化法、電泳沉積法、等離子注入法、等離子噴涂法、磁控濺射法和溶膠－凝膠逡逑法等［４７，４８］。逡逑 、等離子噴涂法逡逑等離子氣邐冷卻水冷卻的陽極逡逑＼ｒ邐＾邋＾邋?

表面制備得到了羥基磷灰石和硅灰石的復(fù)合涂層材料，制備得到涂層材料好的生物活性。逡逑等離子注入法逡逑等離子體注入法是指將工件放入等離子體注入機中，在室溫下，施加１０４－１０電壓，將預(yù)設(shè)量的高能離子注入到材料表面預(yù)定位置和深度，使材料表面成分和微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而改善材料的性能。等離子體注入工藝，注入的元素不受限制，在生物醫(yī)用材料的表面改性中得到了廣泛的應(yīng)用是等離子體注入設(shè)備投資大，注入時間較長，注入深度有限（？０．２邋ｐｍ），在用中較受限制。Ｍｅｉ等［５３］用陽極氧化法在釹金屬表面制備了邋丁丨０２納米管再用等離子體注入法將銀納米粒子注入到丁丨0２納米管中，，通過調(diào)整工藝變了銀納米粒子的注入深度，如圖１．３所示，得到了具有生物活性和抗菌氧化鈦涂層。逡逑Ａｇ邋ｐｌａｓｎｕ邋ｉｍｍｍｉｏｎ邋ｉｏｎ邋ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318.08;TB33

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 于振濤;張明華;余森;劉春潮;汶斌斌;張亞峰;;中國醫(yī)療器械用鈦合金材料研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J];中國醫(yī)療器械信息;2012年07期

2 于振濤;余森;張明華;韓建業(yè);麻西群;;外科植入物用新型醫(yī)用鈦合金材料設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀及進展[J];中國材料進展;2010年12期

3 于振濤;麻西群;余森;張明華;韓建業(yè);劉春潮;;生物醫(yī)用鈦合金的微納化加工技術(shù)及最新進展[J];中國有色金屬學(xué)報;2010年S1期

4 杜杰輝;;銀離子抗菌涂料性能特點及應(yīng)用淺析[J];中國醫(yī)院建筑與裝備;2010年04期

5 曹輝亮;劉宣勇;丁傳賢;;醫(yī)用鈦合金表面改性的研究進展[J];中國材料進展;2009年Z2期

6 于振濤;張亞鋒;袁思波;皇甫強;韓建業(yè);劉春潮;;近β型鈦合金Ti4Zr1Sn3Mo25Nb(TLM)熱處理與材料強化研究[J];稀有金屬材料與工程;2008年S4期

7 薛燕;;新型海洋防污涂料的發(fā)展趨勢[J];橡塑資源利用;2007年04期

8 孫劍;喬學(xué)亮;陳建國;;無機抗菌劑的研究進展[J];材料導(dǎo)報;2007年S1期

9 李劍;尹慶水;張余;楊進城;周洪武;;載銀珊瑚羥基磷灰石的物性鑒定及抑菌實驗[J];中國組織工程研究與臨床康復(fù);2007年18期

10 馬臣;王穎慧;曲立杰;張向宇;;鈦合金微弧氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J];中國陶瓷工業(yè);2007年01期

本文編號：2708512