多孔羟基磷灰石支架抗菌表面功能化

发布时间：2020-11-16 06:30

　　 植入体相关感染有着很高的临床发生率,可能影响病人术后的恢复,造成植入手术失败。而细菌往往需要粘附在植入体表面进行繁殖,因此对植入体表面进行抗菌功能化能有效防止感染发生。目前,能广泛地被应用于各类植入物的抗菌表面功能化策略较为缺乏,此外,尚无可以有针对性地预防植入物反复性感染与迟发性感染的抗菌功能化表面。因此设计一种高效持久的植入物抗菌功能化方法有着重要意义。本论文以多孔羟基磷灰石(HA)支架为代表性植入物,并分别应用了接触型抗菌和释放型抗菌两种不同的抗菌策略,以期对植入体相关感染提供有效的防治手段。论文第一部分研究了接触型抗菌模式,首先通过表面引发聚合(SI-ATRP)、开环反应和季铵化反应将新型季铵盐抗菌剂PGDED-C6引入HA支架。改性后的HA-PGDED-C6支架表面有着很高的抗菌效果,但在这种方法需要较高的修饰程度,因而广适性上存在问题;同时改性支架HA-PGDED-C6有一定的细胞毒性。为了解决接触型抗菌表面的不足之处,论文第二部分研究了长效自适应释放型抗菌表面,可以“智能地”感应到细菌并释放药物杀死细菌。通过SI-ATRP、开环反应与席夫碱反应将骨科临床常用的抗生素药物硫酸庆大霉素(GS)负载到支架表面,得到这种自适应抗菌支架(HA-GS)。HA-GS上负载的GS可以实现细菌响应性释放-杀死细菌-停止释放的按需释放模式。在家兔股骨缺损模型中,HA-GS在植入前期展现了优异的抗感染性能,在植入后期极大的修复了缺损部位。HA-GS在感染条件下也可以发挥优异的骨修复的功能,有望解决临床上反复性感染和迟发性感染的难题。
【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】：R318.08
【部分图文】：

支架表面采用接枝量相对高的“ｇｒａｆｔｉｎｇ?ｆｒｏｍ”策略，通过多步表面修饰，最终将含??有季铵基团的阳离子聚合物的引入到支架表面。并对其体外抗菌效果体外生物相??容性进行表征。具体实验步骤如图２－１所示。首先在羟基磷灰石表面包覆一层聚??多巴胺（ＰＤＡ）并用ＢＩＢＢ处理表面在表面接入引发点，然后进行表面引发ＡＴＲＰ??反应获得分子刷，最后通过开环和季铵化反应将季铵盐抗菌组分引入分子刷的侧??链，完成抗菌表面修饰。??ＨＡ?ＨＡｒＢｒ?ＨＡ－ＰＧＭＡ?ＨＡｒＰＧＤＱ｝－Ｃｅ??？ｉ、Ｈ，，｜??ＰＣＭＡ?ＰＧＤＥＤ４Ｃ．??图２－１多孔羟基磷灰石支架表面接触型抗菌修饰示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｏｆ?ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ??２．２实验部分??实验所用到的原料、试剂、仪器，以及实验步骤如下：??１４??

２．３结果与讨论??２．３．１改性支架的微观形貌和化学表征??如图２－１所示，通过多步修饰将季铵盐聚合物ＰＧＤＥＤ－Ｃ６引入到多孔羟基??磷灰石表面。为观察季铵盐聚合物的引入对支架表面形貌的影响，对支架进行了??ＳＥＭ观察。如图２－２所示，多孔羟基磷灰石支架微观上是由微米级的羟基磷灰石??颗粒堆积而成。在包覆上聚多巴胺并接入引发点之后，表面形貌没有很大变化，??但原本光滑的羟基磷灰石颗粒变得略微粗糙。在引入聚合物ＰＧＭＡ后，可以明??显看到基底表面被覆盖，证明了表面引发聚合成功。表面形貌的显著变化证明了??聚合物的引入。??ｗｍｍ??画??图２－２改性前后支架表面微观形貌ＳＥＭ图像??Ｆｉｇ．?２－２?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｉｓｔｉｎｅ?ａｎｄ?ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｓｃａｆｆｏｌｄｓ??为了进一步表征改性后支架表面化学性质，在用ＳＥＭ观察同时用ＥＤＳ对表??面的元素组成进行了分析。如表２－３所示，随着改性进行，支架表面Ｃ元素含量??趋向于增高

?＜０．１０?０．３９??表面聚合物的含量可以由ＴＧ测出，如图２－３。由于支架本身是煅烧获得，??所以几乎没有热失重。在包覆上一层聚多巴胺后，支架有１．Ｐ／。的热失重，而接??枝分子刷后，支架有约１５％的热失重。这是由于分子刷具备有三维立构结构，因??此含量要远多于聚多巴胺的平面二维包覆。高含量的分子刷给后续的修饰提供了??充足的官能团数量，为进一步功能化打下了基础。但随着修饰进行，聚合含量并??不是一直升高，其原因可能是聚多巴胺在极性有机溶剂中从基体脱离。最终得到??改性支架中的聚合物含量约为１８％。对于表面修饰来说，因为修饰被局限在表面，??往往很难达到一个较高的修饰量。但通过在多孔支架表面的引发聚合，成功地引??入了高达１０％－２０％的聚合物，极大的增加了聚合物的修饰量，这得益于聚合物??刷自下而上的空间立体结构。???Ｈ
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本文编号：2885740