【摘要】：研究背景和目的:目前,鈦和鉭合金由于其優(yōu)異的機械強度和較好的生物相容性,已廣泛應用于骨科植入體。由于植入體手術(shù)是一種創(chuàng)傷性手術(shù),術(shù)后并發(fā)癥也較容易發(fā)生,最常見的是術(shù)后感染。術(shù)后感染的發(fā)生在很大程度上影響著手術(shù)的成功,不僅延長患者住院時間,而且給患者造成額外痛苦和負擔。尤其是人工關(guān)節(jié)置換手術(shù),術(shù)后感染往往是災難性的,需要二次手術(shù)處理,會給患者帶來嚴重的精神和經(jīng)濟負擔。因而對于骨科植入體除了機械性能要求外,其表面性能也非常重要,尤其是長期的抗菌活性。然而,目前最常用的鈦合金和新興的鉭合金植入體都不具備此抗菌性能。因此,有必要通過適當?shù)谋砻嫘揎梺硖岣咂淇咕阅?從而有效降低植入體相關(guān)的術(shù)后感染風險。方法:(1)通過水浴法在鈦和鉭金屬表面鍍上納米陣列的氧化鋅棒(ZnO nanorods組),然后滴上片狀納米氧化鋅(ZnO nanoslices組),烘干成氧化鋅納米棒-納米片雙層結(jié)構(gòu)(ZnO NHS組),然后進行掃描電鏡、透射電鏡和XRD觀察形態(tài)學表征;(2)超聲清洗后,觀察鈦和鉭金屬表面氧化鋅的質(zhì)量改變。通過ICP觀察2周內(nèi)鈦和鉭表面氧化鋅在去離子水中的釋放過程;(3)在恒溫箱中與金黃色葡萄球菌、大腸桿菌分別共培養(yǎng)8h、24h和48h,論證不同氧化鋅修飾鈦和鉭的體外抗菌能力;(4)老鼠背部肌肉帶菌植入術(shù)后2周進行肌肉、皮膚切片,病理分析論證不同氧化鋅修飾鈦和鉭的體內(nèi)實際抗菌能力;(5)利用成骨細胞(MC3T3-E1 cells)驗證氧化鋅修飾后鈦和鉭的生物相容性。結(jié)果:(1)掃描電鏡可以清晰的觀察到合成的納米氧化鋅雙層結(jié)構(gòu),底層為棒狀陣列納米氧化鋅,上層為片狀陣列納米氧化鋅,XRD進一步證明了該結(jié)果;(2)超聲清洗后,ZnO nanoslices組質(zhì)量變化從7.3±0.4mg(鈦),7.33±0.23mg(鉭)到0.43±0.17mg(鈦),0.33±0.17mg(鉭),質(zhì)量改變明顯高于ZnO nanorods組(p0.01)。最開始2天,鋅離子釋放量分別是0.64±0.1mg/L(鈦)和0.73±0.11mg/L(鉭),并且釋放速度迅速下降,14天后鋅離子釋放量趨于穩(wěn)定(0.05±0.02 mg/L);(3)ZnO nanoslices組(98±1%)和ZnO NHS組(99±1.1%)對大腸桿菌的抗菌率效果好于ZnO nanorods組(13.4±6.6%)。共培養(yǎng)一天后ZnO nanorods組(81.3±6.2%)的抗菌率接近ZnO nanoslices組(82.2±9.3%)和ZnO NHS組(87.4±7.2%)。另一方面,超聲后ZnO nanorods組(98.2±3.6%)和ZnO NHS組(90.5±5.9%)仍然保持較高的抗菌活性。金黃色葡萄球菌具有相似的結(jié)果。(p0.01);(4)從空白對照組(鈦或鉭),我們可以觀察到皮膚和肌肉中的正常細胞核。在金黃色葡萄球菌的細菌懸浮液中浸泡后,ZnO nanoslices組,ZnO nanorods組和ZnO NHS組植入材料具有相似的結(jié)果。相反,金黃色葡萄球菌溶液處理后裸植入體材料周圍的組織(皮膚和肌肉)中表現(xiàn)出高密度的炎性細胞核;(5)利用成骨細胞(MC3T3-E1 cells)測試各種氧化鋅樣品的細胞毒性。對比鈦和鉭的空白對照組,ZnO nanoslices組,ZnO nanorods組和ZnO NHS組的細胞毒性無明顯差異。(p0.05)結(jié)論:(1)構(gòu)建雙層納米結(jié)構(gòu)ZnO NHS用于鈦和鉭植入體的表面修飾,表現(xiàn)出獨特的短期快速釋放和長期緩慢釋放的分階段釋放特征,且對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均具備快速殺菌和長效抑菌作用;(2)ZnO NHS修飾的鈦和鉭植入體具有較好的生物相容性,應用于骨科臨床可以明顯降低由細菌引起的術(shù)后感染風險,減少抗生素的使用,避免濫用。
【圖文】：

鈦和鉭金屬表面修飾納米氧化鋅的光學和掃描電鏡圖，不同濃度的乙酸鋅可改變氧化

8圖 2 超聲前后 ZnO nanoslices（A，B，G 和 H），ZnO nanorods（C，D，I 和 J）和 ZnO NHS（E，F(xiàn)，，K 和 L）掃描電鏡圖像。圖像用偽色處理，每種顏色代表不同的組成：綠色（鈦或鉭金屬），紫色（ZnO nanoslices）和粉紅色（ZnO nanorods）。
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;R318.08

【參考文獻】

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1 張艷琦;周新欽;曹晶晶;劉堯;朱天鋼;;活性炭纖維抗菌敷料的制備及其性能研究[J];生物技術(shù)世界;2016年03期

2 張利;李玉寶;周鋼;呂國玉;左奕;;納米羥基磷灰石／殼聚糖復合骨水泥的固化機理研究[J];無機材料學報;2006年05期

本文編號：2703803