纯镁微弧氧化—硅烷载杜仲提取物复合膜层生物相容性研究
发布时间：2020-08-25 14:33
【摘要】：镁及镁合金具有优异的的力学性能,稳定性,生物相容性以及耐冲击性,远超越其他材料。这些性质使得镁合金在许多领域都有应用,比如交通领域,电子工业,医疗领域,航空领域等,这种趋势只增不减。尤其在临床医疗器械、植入等领域应用潜力大、前景好,已经成为未来新型材料的发展方向之一。而镁及其合金由于自身耐磨耐腐蚀性差,现在面临的问题是当植入体内后,如何使镁及其合金的腐蚀速率与骨愈合速率相适应。微弧氧化技术是在改善了以往表面改性复杂工艺缺点的基础上[1,2],使材料的耐蚀性和生物相容性都能得到提升的一种新兴技术,使纯镁具有更良好显微硬度[3],是一种长远的有利于人类医疗事业及其他领域的先进技术。在微弧氧化的过程中引入了超声波——超声微弧氧化(ultrasonic micro-arc oxidation,UMAO),这项新技术与传统的微弧氧化比,形成的陶瓷膜层更均匀且与种植体界面的结合的更牢固。对纯镁超声微弧氧化后的试样进行硅烷表面处理,因硅烷分子可将有机和无机两种不同性质的材料搭接起来,使涂层面产生一过渡层,实现了生物活性相适应。通过共价键结合的方式将生物分子连接到材料表面,进一步改善金属镁及其表面生物膜的耐蚀性能和耐磨性能。金属不锈钢有良好的耐热性,以及较好的机械性能和延展性,已广泛用于医疗器械等领域,但不锈钢制品的表面容易滋生细菌,威胁人们的健康,因此制备具有抗菌功能的医用植入金属具有广阔的使用前景。近年的研究显示杜仲具有多方面药理活性,从杜仲叶提取出来的绿原酸具有抗菌消炎、抗氧化、保护心血管等功效,绿原酸的加入对本实验的研究具有重要意义。目的:通过对纯镁超声微弧氧化表面进行NaOH-硅烷偶联杜仲提取物绿原酸的复合处理后,期望提高复合涂层的抗菌性和细胞生物相容性。方法:实验分为四组,A组:纯镁超声微弧氧化-NaOH-硅烷处理后的试件,B组:纯镁超声微弧氧化-硅烷-0.00125g/mL绿原酸复合处理后的试件,C组:纯镁超声微弧氧化-硅烷-0.0025g/mL绿原酸复合处理后的试件,D组:纯镁超声微弧氧化-硅烷-0.00375g/mL绿原酸复合处理后的试件。本实验将纯镁经过微弧氧化处理后,将纯镁试件浸入NaOH-硅烷中,封闭微弧孔隙,改善了试件表面的耐磨耐蚀性能,经过一定量杜仲提取物绿原酸处理后,提高了抗菌性及生物活性。结果:纯镁超声微弧氧化-NaOH-硅烷偶联不同含量的杜仲提取物绿原酸,主要元素C、N发生变化,液滴法进行检测润湿角减小,其抗菌率在88.7%-99.6%,细胞粘附、增殖能力及ALP碱性磷酸酶活性均为C组D组B组A组,表明载绿原酸含量不同,影响涂层抗菌性和生物活性。结论:纯镁超声微弧氧化之后得到了表面抗氧化耐腐蚀的纯镁试件,将纯镁试件浸入NaOH-硅烷中,增强了镁试件的耐腐蚀性及耐磨性能,再经过杜仲提取物绿原酸处理后,大幅度改善试件表面的耐磨耐蚀性、抗菌性及生物活性。实验结果表明超声微弧氧化经NaOH-硅烷-0.0025g/mL杜仲提取物绿原酸处理后的试件,有较高的抗菌性且生物相容性最佳。多种复合处理为镁作为一种植入材料提供了更好的可行性。
【学位授予单位】：佳木斯大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R783.1
【图文】：
1. SEM 观察不同涂层的表面形貌及元素分析纯镁超声微弧氧化-NaOH-硅烷和纯镁超声微弧氧化-NaOH-硅烷-杜仲提取物绿原酸(0.00125g/ml, 0.0025g/ml，0.00375g/ml)处理涂层表面微观形貌见图1。纯镁微弧氧化涂层(图1-a)表面有着密密麻麻不均匀的孔隙，易使细胞营养液或体液透过微孔和裂纹浸入到镁基体，加快材料腐蚀。经过硅烷处理，硅烷分子发生水解反应生成硅醇，与碱处理产生的羟基和陶瓷层的金属氧化物发生反应，硅烷分子自身发生缩合后生成膜，使试件表面凹凸多孔的表面趋于平整，见图1-b。硅烷-载药处理后，表面涂层孔洞出现变小且随着载药量的增加孔隙填充孔洞更小，涂层表面也比较平整见图1-c,d，但C组效果更好。图1 超声微弧氧化-NaOH-硅烷偶联载不同含量绿原酸表面SEM 形貌(a) 超声微弧氧化-NaOH-硅烷(b)载绿原酸(0.00125g/ml)(c)载绿原酸(0.0025g/ml)(d)载绿原酸(0.00375g/ml)图 2 是不同处理表面元素分析
加入硅烷偶联剂后 C 元素出现，没有 N 元素见图 2-b。纯镁微弧氧化-硅烷-载绿原酸表面 N 元素出现，随着载药量的增加，C 元素含量增加，说明在镁微弧氧化-硅烷偶联载上了绿原酸药物见图2c、d。图2 超声微弧氧化-NaOH-硅烷偶联载不同含量绿原酸表面元素分析(a)超声微弧氧化-NaOH-硅烷(b)超声微弧氧化-NaOH-硅烷载绿原酸(0.00125g/ml)(c)超声微弧氧化-NaOH-硅烷载绿原酸(0.0025g/ml)(d)超声微弧氧化-NaOH-硅烷载绿原酸(0.00375g/ml)
且随着载药量的增加涂层表面的润湿角减小的越多，复合膜层表面的疏水性下降，向亲水性转化。图3 镁合金微弧氧化复合涂层接触角（a）超声微弧氧化-NaOH-硅烷(b)超声微弧氧化-NaOH-硅烷-0.00125g/ml(c)超声微弧氧化-NaOH-硅烷-0.0025g/ml(d)超声微弧氧化-NaOH-硅烷-0.00375g/ml3.实验表面菌落分析图 4 是典型的金黄色葡萄球菌（S.aureus）和大肠杆菌（E.coli）与各组试样共同培养后菌落照片。在加了玻璃片的培养皿中可以看到 S.aureus 密集的长满了整个培养皿表面,见图 1-0。同样 E.coli 形成了厚厚的一层细菌生物层膜,见图 2-0。未载绿原酸的纯镁序号 碱处理浓度 接触角1 UMAO-NaOH-硅烷-载绿原酸(0mg/ml) 34.82°2 UMAO-NaOH-硅烷-载绿原酸(0.00125g/ml) 28.43°3 UMAO-NaOH-硅烷-载绿原酸(0.0025g/ml) 22.23°4 UMAO-NaOH-硅烷-载绿原酸(0.00375g/ml) 21.49°
【学位授予单位】：佳木斯大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R783.1
【图文】：
1. SEM 观察不同涂层的表面形貌及元素分析纯镁超声微弧氧化-NaOH-硅烷和纯镁超声微弧氧化-NaOH-硅烷-杜仲提取物绿原酸(0.00125g/ml, 0.0025g/ml，0.00375g/ml)处理涂层表面微观形貌见图1。纯镁微弧氧化涂层(图1-a)表面有着密密麻麻不均匀的孔隙，易使细胞营养液或体液透过微孔和裂纹浸入到镁基体，加快材料腐蚀。经过硅烷处理，硅烷分子发生水解反应生成硅醇，与碱处理产生的羟基和陶瓷层的金属氧化物发生反应，硅烷分子自身发生缩合后生成膜，使试件表面凹凸多孔的表面趋于平整，见图1-b。硅烷-载药处理后，表面涂层孔洞出现变小且随着载药量的增加孔隙填充孔洞更小，涂层表面也比较平整见图1-c,d，但C组效果更好。图1 超声微弧氧化-NaOH-硅烷偶联载不同含量绿原酸表面SEM 形貌(a) 超声微弧氧化-NaOH-硅烷(b)载绿原酸(0.00125g/ml)(c)载绿原酸(0.0025g/ml)(d)载绿原酸(0.00375g/ml)图 2 是不同处理表面元素分析
加入硅烷偶联剂后 C 元素出现，没有 N 元素见图 2-b。纯镁微弧氧化-硅烷-载绿原酸表面 N 元素出现，随着载药量的增加，C 元素含量增加，说明在镁微弧氧化-硅烷偶联载上了绿原酸药物见图2c、d。图2 超声微弧氧化-NaOH-硅烷偶联载不同含量绿原酸表面元素分析(a)超声微弧氧化-NaOH-硅烷(b)超声微弧氧化-NaOH-硅烷载绿原酸(0.00125g/ml)(c)超声微弧氧化-NaOH-硅烷载绿原酸(0.0025g/ml)(d)超声微弧氧化-NaOH-硅烷载绿原酸(0.00375g/ml)
且随着载药量的增加涂层表面的润湿角减小的越多，复合膜层表面的疏水性下降，向亲水性转化。图3 镁合金微弧氧化复合涂层接触角（a）超声微弧氧化-NaOH-硅烷(b)超声微弧氧化-NaOH-硅烷-0.00125g/ml(c)超声微弧氧化-NaOH-硅烷-0.0025g/ml(d)超声微弧氧化-NaOH-硅烷-0.00375g/ml3.实验表面菌落分析图 4 是典型的金黄色葡萄球菌（S.aureus）和大肠杆菌（E.coli）与各组试样共同培养后菌落照片。在加了玻璃片的培养皿中可以看到 S.aureus 密集的长满了整个培养皿表面,见图 1-0。同样 E.coli 形成了厚厚的一层细菌生物层膜,见图 2-0。未载绿原酸的纯镁序号 碱处理浓度 接触角1 UMAO-NaOH-硅烷-载绿原酸(0mg/ml) 34.82°2 UMAO-NaOH-硅烷-载绿原酸(0.00125g/ml) 28.43°3 UMAO-NaOH-硅烷-载绿原酸(0.0025g/ml) 22.23°4 UMAO-NaOH-硅烷-载绿原酸(0.00375g/ml) 21.49°
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 孙磊;夏荣;;钛基种植体表面抗菌改性的研究进展[J];国际口腔医学杂志;2015年04期
2 刘继光;张李
本文编号：2803818
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/2803818.html
