细菌感染响应型材料表面的修饰及抗菌性能的表征
发布时间：2020-08-29 09:19
随着科技的发展,医疗水平的进步,植入性生物材料的需求越来越大。其中,骨植入材料被广泛的运用于骨折,骨不连,骨柱骨折和畸形,关节炎等方面的治疗。目前植入材料最主要的问题是:1、表面形成细菌生物膜引起感染且不好清除;2、表面的生物相容性欠佳。对于人工关节而言,如果严重感染会导致再次手术,关节炎,截肢甚至死亡,全世界每年深受植入体感染影响的人口数目相当庞大。因而,植入材料表面的抗感染处理是急需解决的问题。目前在医用钛合金表面加载抗生素的设计还不能满足临床抑制全关节置换术(Totail Joint Replacement,TJA)术后感染实际需要。人工关节表面较为理想的抗生素释放行为应该是感染响应型的特异性释放:即当未发生感染时,抗生素基本不释放;一旦发生感染,抗生素可从假体表面迅速脱落。本课题利用对金黄色葡萄球菌分泌的蛋白酶敏感的肽链将抗生素药物连接在钛合金假体表面,就能够利用金葡菌聚集所产生的蛋白酶将肽链切断,进而将药物释放到假体周围,从而达到在钛合金假体表面感染响应性释放抗生素的目的。本课题首先考察了在医用钛合金表面引入氨基的不同的方法,分别是通过利用N'N-羰基二咪唑/聚乙烯亚胺(CDI/PEI)向钛合金(TC4)基底上引入氨基以及利用氨丙基三乙氧基硅烷(Aminopropyltriethoxysilane,KH550)向金属钛上引入氨基。确定了引入氨基的最佳方法条件,同时筛选出了适合此基底以及此实验方案的表征手段;考察了药物与多肽端基的连接方案,质谱等表征结果表明此因多肽结构原因药物很难与多肽发生反应,因此查阅文献重新选取了对于金黄色葡萄球菌分泌的splB酶敏感的多肽序列;最后,确定对钛合金表面进行改性的方案依次为利用KH550向金属钛表面引入氨基,利用4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐(4-(N-Maleimidomethyl)cyclohexane-1-carboxylic acid 3-sulfo-N-hydroxysuccinimide ester sodium salt,Sulfo-SMCC)将多肽连接至金属钛表面的氨基上,利用酰胺键将药物连接在多肽一端,至此完成了感染响应型功能钛合金表面的构建,通过X射线光电子能谱分析(XPS)、能谱仪(EDS)等主要表征手段对表面理化结构进行了分析,结果表明药物成功的通过细菌敏感型肽链连接至钛合金表面。此外还对表面功能化钛合金进行了体外的酶切药物释放实验、细胞毒性和响应性抑菌效果测试。酶切实验表明多肽能成功的被splB酶切释放,细胞毒性实验证明经过改性的医用钛合金表面有良好的生物相容性,细菌实验进一步证明表面改性后的金属钛具有响应性抑制金黄色葡萄球菌的作用。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB34;TQ460.1
【部分图文】：
１．１．１骨科植入物逡逑科学技术推动人类文明进步，影响着人类生活的方方面面，而生物医疗技术作为逡逑科学技术的一个重要分支，更是与人类的生命健康和生活质量有着密切的关系。作为逡逑人体最重要的器官之一，有关于骨骼疾病的治疗手段和前沿科技更是日新月异的发展。逡逑例如，骨折或关节置换等骨科疾病的治疗手段多为植入骨科植入物，进而帮助人体自逡逑身骨组织的修复或者直接代替骨组织保证人体的正常活动。逡逑据中商产业研究院大数据库，仅中国骨科植入物的手术量由２０１２年的约１７０万逡逑例增加至２０１６年的２９０万例，预计２０２１年将增多近一倍。《２０１７－２０２１年中国骨科逡逑内植入物及细分产品市场专题研宄报告》中提到可以应用为骨科植入物的材料有金属、逡逑陶瓷、聚合物和天然生物材料等。而２０１６年，金属材料在骨科植入物材料中所占比逡逑例为７２％左右，由此可见金属材料在骨科植入物中的使用最为普及。金属类的骨科植逡逑入物可以分为三大类：不锈钢植入物、钴铬合金植入物和钛或钛合金植入物。逡逑？0珀}阒校幔礤澹髂诓ト耄腹Γ呦敕帧跺义
本文编号：2808362
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB34;TQ460.1
【部分图文】：
１．１．１骨科植入物逡逑科学技术推动人类文明进步，影响着人类生活的方方面面，而生物医疗技术作为逡逑科学技术的一个重要分支，更是与人类的生命健康和生活质量有着密切的关系。作为逡逑人体最重要的器官之一，有关于骨骼疾病的治疗手段和前沿科技更是日新月异的发展。逡逑例如，骨折或关节置换等骨科疾病的治疗手段多为植入骨科植入物，进而帮助人体自逡逑身骨组织的修复或者直接代替骨组织保证人体的正常活动。逡逑据中商产业研究院大数据库，仅中国骨科植入物的手术量由２０１２年的约１７０万逡逑例增加至２０１６年的２９０万例，预计２０２１年将增多近一倍。《２０１７－２０２１年中国骨科逡逑内植入物及细分产品市场专题研宄报告》中提到可以应用为骨科植入物的材料有金属、逡逑陶瓷、聚合物和天然生物材料等。而２０１６年，金属材料在骨科植入物材料中所占比逡逑例为７２％左右，由此可见金属材料在骨科植入物中的使用最为普及。金属类的骨科植逡逑入物可以分为三大类：不锈钢植入物、钴铬合金植入物和钛或钛合金植入物。逡逑？0珀}阒校幔礤澹髂诓ト耄腹Γ呦敕帧跺义
本文编号：2808362
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2808362.html
