醫(yī)用鈦合金表面抗菌涂層的制備及其抑菌性能研究.pdf

1、隨著生物材料產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，以生物材料為中心的感染(Biomaterial centeredinfections，BCD已經(jīng)成了臨床上一個(gè)非常棘手的問題。細(xì)菌在生物材料表面的粘附、繁殖并形成細(xì)菌生物膜是引發(fā)BCI的主要原因。鈦合金憑借其優(yōu)良的生物相容性、耐腐蝕性和綜合力學(xué)性能逐漸成為牙種植體、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品以及人工關(guān)節(jié)等人體硬組織替代物和修復(fù)物的首選材料。然而，鈦合金等金屬材料對(duì)細(xì)菌粘附往往比較敏感，更容易引發(fā)細(xì)菌感染。因此，對(duì)鈦合金植入材

2、料進(jìn)行表面改性，從而賦予其抗菌性能是目前生物材料領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　 本文的研究思路是，通過在鈦合金材料表面加載抗菌物質(zhì)，賦予其抗菌性能，從而減少細(xì)菌的粘附、繁殖，預(yù)防感染發(fā)生。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)將萬古霉素(VCM)加入到可降解的聚乳酸(PLA)的溶劑體系中，采用溶劑澆鑄(solvent-casting)的方法，在鈦合金表面制備載萬古霉素(VCM)聚乳酸涂層(PLA-VCM)。在涂層溶液中分

3、別加入5％，10％和15％(VCM與PLA的質(zhì)量比)的VCM制備三種不同含量的載藥涂層(分別標(biāo)記為PLA-VCM5，PLA-VCM10，PLA-VCM15)，通過檢測(cè)各組涂層的載藥量發(fā)現(xiàn)，涂層中VCM的含量隨著涂層液中加入的VCM的增加而增加，但兩者的增加速率并非呈線性關(guān)系。體外釋放實(shí)驗(yàn)表明，VCM的呈現(xiàn)出明顯的兩階段釋放特征，即初期的突釋階段以及后期的緩慢釋放階段，其釋放時(shí)間超過15天，藥物累積釋放濃度從2小時(shí)開始均超過萬古霉素對(duì)金黃

4、色葡萄球菌最低抑菌濃度(MIC)1.2mg/L。
　　 (2)對(duì)PLA-VCM10組樣品的浸提液進(jìn)行了初步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，研究表明，全身急性毒性試驗(yàn)、熱原試驗(yàn)、溶血試驗(yàn)、局部刺激試驗(yàn)等結(jié)果均符合生物材料的要求。
　　 (3)對(duì)PLA-VCM10組樣品進(jìn)行體外抑菌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，樣品對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制作用持續(xù)了15天以上。與未載VCM的PLA涂層對(duì)照樣品比較，載藥涂層樣品表面的細(xì)菌粘附數(shù)量減少；同時(shí)，對(duì)樣品的洗脫液的抑菌實(shí)驗(yàn)

5、研究也表明洗脫液具有抑制金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)、繁殖的作用。
　　 (4)采用仿生溶液生長(zhǎng)法在鈦合金表面制備了載萬古霉素的鈣磷涂層(Ca-P-VCM)，EDX、XRD、FTIR等結(jié)果表明制備得到的Ca-P涂層的主要成分為羥基磷灰石(HA)。涂層中VCM的含量隨制備時(shí)涂層液中加入VCM濃度的增加而增加。而當(dāng)涂層液中VCM的濃度超過600mg/L時(shí)，涂層中VCM的含量基本趨于恒定。
　　 (5)對(duì)以涂層溶液中加入濃度為600mg

6、/L的VCM制備得到的Ca-P-VCM，進(jìn)行體外釋放實(shí)驗(yàn)和成骨細(xì)胞培養(yǎng)。結(jié)果表明，VCM從涂層樣品中的持續(xù)釋放時(shí)間超過24h，且從2h開始，累積釋放濃度均大于萬古霉素對(duì)金黃色葡萄球菌最低抑菌濃度(MIC)1.2mg/L。相對(duì)于空白鈦合金樣品，制備的載VCM Ca-P涂層樣品以及Ca-P涂層樣品表面對(duì)成骨細(xì)胞早期(24h內(nèi))的粘附具有明顯促進(jìn)作用(P＜0.05)，而對(duì)成骨細(xì)胞(2d-8d期間)的增殖影響并不明顯(P＞0.05)。
　

7、　 (6)對(duì)Ca-P-VCM樣品的體外抑菌實(shí)驗(yàn)表明，涂層液中加入的VCM的濃度從100 mg/L到600mg/L，得到的涂層樣品的抑菌圈直徑逐漸增大，而從600mg/L再增加到800mg/L，抑菌圈直徑增加很小，基本趨于恒定。以涂層溶液中加入VCM的濃度為600mg/L制備得到的樣品的洗脫液在金黃色葡萄球菌102、103、104、105、106、107CFU一系列濃度梯度下，對(duì)金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)均具有抑制作用。而且，細(xì)菌粘附試驗(yàn)證明