【摘要】：研究背景 作为一种严重的常见损伤，韧带损伤（Ligament Injury，LI）严重影响患者的生活质量，且其发病率在逐年增加，不妥善治疗可能导致关节失稳及关节内慢性损伤等严重后果。据统计，美国每年仅膝关节前交叉韧带损伤一项就超过40万余例。自体移植（Autogenous graft）是目前公认的韧带重建的金标准[1]。然而，因损伤自体供区组织，多存在相应并发症[2]。自20世纪60年代，人工韧带进入临床应用，为韧带损伤的治疗提供了新的解决方案。 20世纪80年代以后,由于各种合成材料的出现,许多不同类型的人工韧带被广泛应用于临床,并盛行一时,但是随后多因严重的并发症(如急性滑膜炎、人工韧带断裂，等),逐渐淘汰。直至上世纪80年代，随着材料学的进一步发展，人工韧带重新进入临床。LARS韧带是目前应用最广、最优秀的代表。与自体移植、同种异体移植比较，人工韧带具有其优势：①不损伤其他部位自身组织，无相应后遗症；②手术简单、创伤小、应用方便；③无需制动，术后即可获得足够的稳定性，术后恢复快；④不存在疾病传播的风险；⑤材料来源广泛。 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有优良的力学性质（生物学惰性、弹性、抗蠕变性及抗疲劳性等），由于本身具有一定的亲水基团（如羟基和羧基），使其具有一定的生物相容性。但由于聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子结构对称，结晶度较高，结构中又没有高极性基团，亲水性较差，生物相容性仍不令人满意，进口同类产品高昂的价格更是让国人不堪重负。 采用表面改性的方法改进材料的生物相容性是当前研究的热点。同时经过编织后形成引导宿主细胞(如骨髓间充质干细胞，Bone MarrowMesenchymal Stem Cells, BMMSCs)的黏附、增殖和分化，使材料在体内形成长期稳定的生物性连接是目前急待解决的问题。目前，我国尚无具有自主知识产权的人工韧带产品。一种具有更好的生物相容性的自有韧带产品的研发，具有极大的临床意义、社会价值和经济价值。 研究目的 1.探索人工韧带PET纤维的满穿编织成型工艺、方法。 2.探讨PET纤维材料表面改性方法。 3.多种方法分析表征各种改性方法及其表面接枝壳聚糖生物活性大分子的效果。 研究方法 1.人工韧带PET纤维的编织成型：自主改进RaschelⅡ型双梳全幅衬纬经编针织机，减小幅宽至48英寸，机上纵密8~10/cm、横密3~5/cm。梳节1采用通用断裂强度为2.0cN/dtex（厘牛/分特），弹性变量10%的涤纶纤维，梳节2分别采用4种不同规格（1100D、1670D、3300D、4400D）的高纯度PET纤维原料，机速3000r/min，进行编织。扫描电镜下观察、测量孔隙大小。 2.不同改性方法对PET纤维材料表面亲水性的影响：取4400D高强度PET纤维的编织材料，100℃水浴30分钟后低温冷却后，剪为5cm2大小，进行分组处理：空白对照组(PET)、水解改性组(PET-OH)、化学改性组（PET-C）、辐射改性组(PET-UA)。红外光谱分析法检测材料表面基团变化。显微镜拍摄测量法检测材料改性前后水接触角。 3.接枝壳聚糖及其表面特性分析：取辐射改性组(PET-UA)、化学改性组（PET-C）编织材料，4℃恒低温接枝壳聚糖。去离子水、无水乙醇反复清洗，真空干燥24h。扫描电镜下观察纤维改性后直径的变化，红外光谱分析检测表面基团；X射线光电子能谱分析材料表面组成元素变化。热失重分析法检测接枝率；研究结果 1.编织材料的特征及其孔隙大小：1100D组因纤维束强度较低、单纤维根数较少，虽经降低机速等方法编织成型，但织物结构极不稳定，孔隙大小差异过大，无法使用。1670D、3300D、4400D组织物，结构较稳定，虽孔隙大小依旧不规则，但平均孔隙大小相对均一，其中，4400D组束间孔隙横径为128.20±29.33μm，纤维间孔隙横径为24.504.71μm；经热收缩处理后束间孔隙横径为115.45±24.62μm，纤维间孔隙横径为23.20±3.58微米。虽较同类进口产品依旧偏大，但不影响改性接枝实验，也基本可以满足后续细胞学实验需要。 2.不同改性方法对PET纤维材料表面亲水性的影响：红外光谱分析法检测材料表面基团变化，结果显示：未处理的PET织物的红外光谱中，，720cm-1处附近为O-C-O的面外弯曲振动和长碳链(CH2)n的特征吸收峰；875cm-1处为苯环CH面外弯曲振动峰；1410cm~(-1)处为苯环CH面内弯曲振动峰；1240cm-1处为PET结构中酯基的伸缩振动吸收峰；1710cm~(-1)处为苯环的C=C振动和酯键中羰基共振吸收峰。水解改性组与空白对照组比较，1700cm-1处（C=O键）及3200~3500cm~(-1)处（O-H键）的吸收峰值有所增加，证实材料表面增加的羟基化、羧基化。化学改性组与空白对照组比较，1700cm-1处（C=O键）及3200~3500cm~(-1)处（O-H键）的吸收峰值有所增加；与水解改性组比较，3200~3500cm~(-1)处（O-H键）的吸收峰值无明显差异，而1700cm~(-1)处（C=O键）吸收峰值的增加更具有显著性，证实丙烯酸成功接枝于材料表面，引入大量羧基。辐射聚合改性组与空白对照组比较，1700cm~(-1)处（C=O键）及3200~3500cm~(-1)处（O-H键）的吸收峰值有明显增加；与化学改性组比较，C=O键吸收峰值较高。显微镜拍摄测量法检测材料改性前后水的接触角，结果显示：空白对照组的水接触角为85.37±1.53，水解改性后水接触角为70.05±1.58，前后比较分析有统计学差异（p＜0.05，n=6）；化学改性后水接触角为53.62±1.37，前后比较分析有显著统计学差异（p＜0.01，n=6）；辐射聚合改性后水接触角为48.05±0.95，前后比较分析有显著统计学差异（p＜0.01，n=6）；水解改性、化学改性水接触角的组间比较分析具有统计学差异（p＜0.05，n=6）；水解改性、辐射聚合改性水接触角比较分析具有统计学差异（p＜0.05，n=6）；化学改性、辐射聚合改性水接触角比较分析均有统计学差异（p＜0.05，n=6）； 3.辐射聚合接枝壳聚糖及其表面特性分析：TGA分析可知，PET表面的包覆量为9.66wt%。eSEM观察显示：壳聚糖接枝改性后，PET纤维的直径增加到31.546±0.897um。改性前与改性后比较分析，纤维直径明显增加，接枝厚度为2.250±0.335um，FTIR分析显示：于3400cm-1出现了一个因氢键缔合的-OH与-NH的伸缩振动吸收峰相互重叠而明显增宽的较强的吸收峰，表明有壳聚糖长链分子接枝于PET表面。1670cm-1左右处出现的峰为酰胺键的特征吸收峰。此外，在2920cm-1和2880cm-1处吸收峰增强，归因于壳聚糖中C-H的两个伸缩振动吸收峰。XPS分析显示：经壳聚糖改性后，PET表面C1s和O1s峰明显降低，与之相对应的是N1s峰的出现。 研究结论 1.采用经缎编织方法相较于纬编，能够获得更稳定的PET纤维织物结构，且可根据需要完成复合结构的制备。通过调整纤维材料规格及织机结构，可以得到适合宿主细胞吸附、迁移的孔隙规格，但目前孔隙较同类进口产品偏大，且不够均一，编织工艺有待进一步完善。 2.三种不同改性方法均可提高PET材料的亲水性，其结果有统计学意义，与之前报道结论一致。辐射聚合改性，效果优于其他两种改性方法，可能与材料具有一定的紫外线透过率，反应面积更大、更充分等因素有关。此方法，快捷高效、简便易行。 3.通过酰胺化反应，成功的在引入羧基基团的PET纤维材料表面接枝壳聚糖大分子。 4.通过表面改性处理及接枝壳聚糖大分子，明显改善了PET材料亲水性，为进一步的细胞学实验提供基础。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R318.17
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2344074
