生物医用钛表面基于聚合物的功能化改性及性能研究

发布时间：2017-09-11 00:14

  本文关键词：生物医用钛表面基于聚合物的功能化改性及性能研究

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【摘要】：随着人口老龄化的加快,交通事故、工业意外事故、自然灾害等造成的创伤的大量增加,疾病的多变,人民健康意识的增强,技术创新能力的提升,人类对于生物医用材料的社会需求日益增长。生物医用钛及其合金由于其弹性模量和机械强度与人体硬组织相近、良好的疲劳强度、易加工性、耐腐蚀性、无毒和优良的生物相容性等优点,被广泛的应用在心血管材料、硬组织替换材料和骨缝术等医学用途中。然而最初始的生物医用钛及其合金的表面属于生物惰性,作为植入体材料被植入时,会影响体内的宿主反应,长期以来会引起血栓的形成从而导致植入体手术的失败;同时因为手术过程和术后不能完全的避免感染的发生,所以细菌感染是临床医用手术中的重大威胁。为了改善钛及其合金的生物惰性,同时可以兼具生物活性和抗菌性能,一般会采用对生物医用钛及其合金的表面进行功能化改性的方法。因为聚合物可以灵活的引进各种功能团,所以可以可控地调控材料的性能如化学稳定性、润湿性、耐腐蚀性和生物相容性等。基于以上问题,本论文主要是在生物医用钛金属表面固定聚合物基的涂层来对生物医用钛及其合金表面进行功能化改性。在钛金属表面以能促进细胞粘附及抗菌的聚合物壳聚糖为基础,通过电化学沉积的方法,同时掺杂无机物羟基磷灰石和银,制备壳聚糖-银/轻基磷灰石复合材料,使得钛金属材料表面同时兼具生物活性和抗菌性能;通过原子转移自由基聚合的方法,在钛金属表面制备聚甲基丙烯酸-2-轻基乙酯高分子刷,来抵抗细胞的粘附及改善其耐腐蚀性能,方便用在类似于骨钉这类需要再次从人体取出的医学应用中;通过层层组装的方法,在钛金属表面,先浸泡一层多巴胺溶液,然后固定透明质酸到多巴胺改性后的钛金属表面,最后旋涂沉积壳聚糖到表面,来提高细胞粘附性。本文研究的基本内容如下:1、为了更利于材料沉积到纯钛表面,对纯钛进行碱热处理,获得带有孔洞的钛金属表面,然后通过电化学沉积的方法,采取恒流的条件下,在钛表面制备壳聚糖-银/羟基磷灰石复合材料。测试表明沉积复合材料的钛金属表面的抗菌性能和细胞粘附性均比纯钛表面要好。2、通过了解原子转移自由基聚合的反应机理,使用多巴胺作为钛表面与聚合物之间搭建活性的桥梁,在纯钛表面制备一层聚甲基丙烯酸-2-轻基乙酯的聚合物。测试结果表明与纯钛表面相比,含有聚合物刷的钛表面的亲水性和耐腐蚀性更好,而其细胞粘附性差一些。3、采取层层组装的方式,在钛表面固定透明质酸和壳聚糖两类聚合物。先通过浸泡多巴胺溶液,然后让透明质酸的羧基与多巴胺上的氨基发生化学反应,从而将透明质酸接枝到钛表面,最后将壳聚糖通过旋转涂覆的方式固定到钛表面。研究结果表明改性后的钛表面,改善细胞的粘附性和生长。
【关键词】：生物医用钛 表面功能化 聚合物 生物活性 抗菌性
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4;R318.08
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第1章 绪论15-29
• 1.1 生物医用材料15-18
• 1.1.1 生物医用材料的发展概况15
• 1.1.2 生物医用材料的分类15-16
• 1.1.3 生物医用材料的生物相容性16-17
• 1.1.4 生物医用材料的表面改性方法17-18
• 1.2 生物医用钛及其合金18-21
• 1.2.1 生物医用钛及其合金的发展概况18
• 1.2.2 生物医用钛及其合金的性能18-19
• 1.2.3 生物医用钛及其合金的生物医用应用19-21
• 1.3 生物医用钛表面功能化21-27
• 1.3.1 生物医用钛表面的改性方法21-24
• 1.3.2 钛耐腐蚀性的提高24-25
• 1.3.3 生物医用钛表面聚合物基的抗菌性能25
• 1.3.4 生物医用钛表面聚合物基的生物活性25-27
• 1.4 本文的课题背景及主要研究内容27-29
• 1.4.1 课题背景27
• 1.4.2 主要研究内容27-29
• 第2章 钛表面壳聚糖-银/羟基磷灰石复合材料的制备及在生物医学上的应用29-44
• 2.1 引言29-30
• 2.2 实验部分30-34
• 2.2.1 实验原料及主要仪器30-31
• 2.2.2 材料的制备31-32
• 2.2.3 样品的表征及性能测试32-34
• 2.3 结果与讨论34-43
• 2.3.1 样品形貌与组成分析34-40
• 2.3.2 壳聚糖-银/羟基磷灰石涂层的制备机理40-41
• 2.3.3 银离子的释放曲线41-42
• 2.3.4 体外测试42-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第3章 在钛表面通过原子转移自由基聚合制备聚合物涂层及其性能研究44-58
• 3.1 引言44-45
• 3.2 实验部分45-47
• 3.2.1 实验原料及主要仪器45-46
• 3.2.2 材料的制备46-47
• 3.2.3 样品的表征及性能测试47
• 3.3 结果与讨论47-57
• 3.3.1 样品组成分析47-52
• 3.3.2 亲水性测试52
• 3.3.3 钛金属表面的耐腐蚀性能研究52-54
• 3.3.4 细胞测试54-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第4章 透明质酸/壳聚糖涂层在钛表面上的制备及性能研究58-65
• 4.1 引言58
• 4.2 实验部分58-59
• 4.2.1 实验原料及主要仪器58-59
• 4.2.2 材料的制备59
• 4.2.3 样品的表征及性能测试59
• 4.3 结果与讨论59-64
• 4.3.1 样品形貌与组成分析59-60
• 4.3.2 亲水性测试60-61
• 4.3.3 细胞测试61-64
• 4.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-77
• 附录77-78
• 致谢78

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本文编号：827466