PTFE植入体表面具有抗菌特性的高细胞相容性复合涂层的构建及评价
发布时间：2020-06-10 06:49
【摘要】：聚四氟乙烯(PTFE)具有良好的力学性能、化学稳定性和良好的生物惰性,且不会引起机体的排斥。然而,作为用于隆鼻假体和人工血管的主要材料之一,PTFE存在着表面能过低、亲水性差等特点,导致其难以促进细胞和附着与后续的增殖分化等。同时,由于其分子结构稳定、表面能低,已有的对其表面改性的方法大多存在着操作复杂、对基板损害大等缺点,因此,寻求一种简单有效的改性方法成为聚四氟乙烯材料表面改性的研究热点。本文利用聚多巴胺(PDA)的良好黏附能力,在PTFE基板表面制备一层PDA/TiO_2复合薄膜来改善其亲水性和细胞相容性,并进一步引入三氯生(TCS)物质,在PTFE基板表面制备了一层兼具优良细胞相容性和持久抗菌性能的PDA/TCS/TiO_2复合薄膜。本文的主要研究结果如下:(1)PDA/TiO_2复合薄膜在PTFE基板表面的制备及表征通过对在PTFE基板表面制备TiO_2薄膜的方法探索,最终确定使用原位共沉积法在经等离子体处理后的基板表面制备一层PDA/TiO_2复合薄膜。所制备的复合薄膜完整连续,复合薄膜中的TiO_2含量可通过共沉积时加入的TiO_2水溶胶含量进行调控,此复合薄膜与基板之间的结合十分牢固,其剪切强度达23.5MPa。复合薄膜使基板表面的亲水性和细胞相容性均得到较大改善,其水接触角从118°降低至约50°,成纤维细胞和前成骨细胞的黏附与增殖情况均优于PTFE基板。(2)PDA/TCS/TiO_2复合薄膜在PTFE基板表面的制备及表征在PDA/TiO_2复合薄膜的制备方法基础上,通过混合溶剂法,成功将TCS引入PTFE基板表面,得到了一层完整均匀的PDA/TCS/TiO_2复合薄膜,其中TCS和TiO_2的比例可通过共混时所加入的TCS-乙醇溶液和TiO_2水溶胶的体积比来进行调控,TCS的引入对复合薄膜的表面形貌、TiO_2晶相及表面亲水性无明显影响。PDA/TCS/TiO_2复合薄膜与PTFE基板之间的结合力大小随TCS含量增加而增大,当所加入的TCS-乙醇溶液为10 ml所制备的复合薄膜的剪切强度为29.4MPa。PDA/TCS/TiO_2复合薄膜的细胞相容性受其中TCS含量影响,当复合薄膜中TCS含量适合时其细胞相容性与PTFE相仿,其中TCS含量过高时则会导致细胞相容性变差。PDA/TCS/TiO_2复合薄膜具有良好的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有很好的抑制效果,且抗菌时效性长,此复合薄膜于PBS缓冲液中浸泡14天后仍具有抗菌效果,PDA/TCS/TiO_2复合薄膜的释放曲线表明,前期TCS的释放较快,后期速度减缓,释放14天后复合薄膜中TCS残余量约为10%,于PBS缓冲液中释放21天后的复合薄膜中基本无TCS残余。
【图文】：
浙江大学硕士学位论文有高韧性和优良的抗摩擦性能，并且具有极强的疏水性[19,20]和化学、生物惰性，能够抵抗酶和微生物攻击。凭借其优良的特性，PTFE 材料很早之前就在生物医学领域有着非常广泛的应用。第一个应用于口腔医学的不可吸收膜就是由膨体聚四氟乙烯（e-PTFE）材料制成[21,22]。此外，将聚四氟乙烯作为人工心脏瓣膜材料的也早有报道[23]。继将PTFE 材料用于人工心脏瓣膜的制作后不久，有学者将聚四氟乙烯进行编织后将其用作人工血管移植物材料，但这种聚四氟乙烯编织物植入时间过长后其效果并不理想，因为它在植入体内后一定时间后会解开导致植入失败[24]。膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)由于其表面的抗血栓特性和孔隙度允许组织向内生长的性能，已被证明是更适合的人工血管材料。聚四氟乙烯（包括膨体聚四氟乙烯）材料由于其在人体中的整体性能较好，除上述介绍的几款典型植入体外，目前也还被应用在许多其他的医疗器械之中。如图 1.1 所示是医疗植入物市场上常见的使用聚四氟乙烯材料制作的医疗器械。
图 1.2 钠-萘络合物处理聚四氟乙烯的反应示意图[31]1.2 Schematic diagram of the reaction of sodium-naphthalene complex with熔融法改性及其性能研究现状熔融法改性是对聚四氟乙烯材料的表面进行高温处理，即在高强、易粘接的填料小颗粒（如二氧化硅等）到聚四氟乙烯表面，改善 PTFE 基板表面粘接性能差等缺点。Wang 等[35]采用模法结合，在聚四氟乙烯材料中引入了碳纤维，使得材料的耐摩得到了显著增强。但聚四氟乙烯材料在高温处理时可能会释放下聚四氟乙烯的稳定性差，，易变形，另外高温处理也会对材料缺点的存在使得高温熔融法对 PTFE 基板进行改性的应用不多束注入法改性及其性能研究现状束注入改性就是在离子枪的作用下，将几十甚至几百千伏能量到材料中，离子束会与材料中的原子或者分子相互作用，两者
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2;TQ325.4;R318.08
【图文】：
浙江大学硕士学位论文有高韧性和优良的抗摩擦性能，并且具有极强的疏水性[19,20]和化学、生物惰性，能够抵抗酶和微生物攻击。凭借其优良的特性，PTFE 材料很早之前就在生物医学领域有着非常广泛的应用。第一个应用于口腔医学的不可吸收膜就是由膨体聚四氟乙烯（e-PTFE）材料制成[21,22]。此外，将聚四氟乙烯作为人工心脏瓣膜材料的也早有报道[23]。继将PTFE 材料用于人工心脏瓣膜的制作后不久，有学者将聚四氟乙烯进行编织后将其用作人工血管移植物材料，但这种聚四氟乙烯编织物植入时间过长后其效果并不理想，因为它在植入体内后一定时间后会解开导致植入失败[24]。膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)由于其表面的抗血栓特性和孔隙度允许组织向内生长的性能，已被证明是更适合的人工血管材料。聚四氟乙烯（包括膨体聚四氟乙烯）材料由于其在人体中的整体性能较好，除上述介绍的几款典型植入体外，目前也还被应用在许多其他的医疗器械之中。如图 1.1 所示是医疗植入物市场上常见的使用聚四氟乙烯材料制作的医疗器械。
图 1.2 钠-萘络合物处理聚四氟乙烯的反应示意图[31]1.2 Schematic diagram of the reaction of sodium-naphthalene complex with熔融法改性及其性能研究现状熔融法改性是对聚四氟乙烯材料的表面进行高温处理，即在高强、易粘接的填料小颗粒（如二氧化硅等）到聚四氟乙烯表面，改善 PTFE 基板表面粘接性能差等缺点。Wang 等[35]采用模法结合，在聚四氟乙烯材料中引入了碳纤维，使得材料的耐摩得到了显著增强。但聚四氟乙烯材料在高温处理时可能会释放下聚四氟乙烯的稳定性差，，易变形，另外高温处理也会对材料缺点的存在使得高温熔融法对 PTFE 基板进行改性的应用不多束注入法改性及其性能研究现状束注入改性就是在离子枪的作用下，将几十甚至几百千伏能量到材料中，离子束会与材料中的原子或者分子相互作用，两者
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2;TQ325.4;R318.08
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8 张承e
本文编号：2705939
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