發(fā)布時間：2020-04-27 16:55

【摘要】：金屬植入材料表面極易粘附細菌,形成生物膜,造成細菌感染,引發(fā)炎癥、發(fā)熱、疼痛等一系列并發(fā)癥;對金屬植入材料進行表面改性,制備抗菌涂層是解決細菌感染問題的有效方法�？咕繉涌煞譃榻佑|型和緩釋型,接觸型抗菌涂層主要通過與細菌表面接觸發(fā)生作用,殺死細菌,但其殺菌后表面易殘留大量死細菌,導致后續(xù)細菌粘附、細菌膜形成,造成炎癥、疼痛、發(fā)熱等并發(fā)癥;緩釋型抗菌涂層則通過緩慢釋放涂層中抗菌劑實現(xiàn)殺菌,但抗菌劑的釋放速度、釋放量不受控制,影響涂層長效、按需抗菌性能。刺激響應性聚合物是一類可響應外界微小變化,實現(xiàn)較大物理或化學變化的功能性聚合物,基于刺激響應性聚合物所制備的膠體粒子可響應溫度、pH、光、還原劑等刺激,改變自身結構、親疏水性,因此,在藥物負載、控釋領域有較好的應用前景。其中氧化還原響應性膠體粒子可響應體內谷胱甘肽(GSH),實現(xiàn)藥物的負載和可控釋放,廣泛應用于藥物負載領域�；谝陨媳尘�,本文以氧化還原響應性載藥膠體粒子為基元,通過外電場誘導在金屬植入材料表面二次組裝,構建響應性釋藥涂層,改善抗菌涂層存在的問題。具體研究內容如下:1.具有響應性釋藥功能的接觸型抗菌涂層制備及性能通過自由基聚合制備了具有氧化還原響應性的無規(guī)共聚物聚{1-溴十二烷基甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨鹽-co-N-[2-(吡啶-2-二硫烷基)-乙基]-丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸甲酯}(PPDM),采用紅外光譜圖(FTIR)和氫核磁譜圖(~1H-NMR)對聚合物的結構進行表征;然后通過選擇性溶劑法制備得到負載治療性藥物撲熱息痛(PCTM)的PPDM載藥膠體粒子,通過Zeta電位及納米粒度儀、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外可見光分光光度計(UV-vis)對載藥膠體粒子的粒徑、形貌和載藥率等進行表征;最后,通過外電場誘導載藥膠體粒子在316L不銹鋼表面二次組裝,構建了具有響應性釋藥功能的接觸型抗菌涂層,探討外電場強度、時間對涂層形貌與結構的影響,通過FTIR、掃描電子顯微鏡(SEM)等對涂層的物化性能進行了表征,并通過釋藥實驗、抗菌實驗、體外細胞實驗等對涂層的響應性釋藥性能、抗菌性能、細胞毒性等進行了測試。研究結果表明:改變共聚物單體比例可制備三種親疏水性不同的共聚物PPDM-1、PPDM-2和PPDM-3,PPDM-1親水性較強,不能形成載藥膠體粒子,而PPDM-2和PPDM-3可自組裝形成載藥膠體粒子,粒徑分別為140 nm和179 nm,對PCTM的負載率均在30%左右;電泳沉積制備涂層最佳條件為沉積電壓15 V、沉積時間3 min,所制備涂層具有較低的細胞毒性,涂層可通過季銨陽離子與細菌細胞膜作用,殺死細菌,具有較好的接觸殺菌性能,同時,還原性谷胱甘肽(GSH)作用于載藥涂層,可實現(xiàn)對具有解熱、止痛作用的治療性藥物PCTM的響應性釋放。2.氧化還原響應性釋藥型抗菌涂層的制備及性能以具有氧化還原響應性的小分子2-吡啶基二硫基乙基胺鹽酸鹽(PDA)和多巴胺(DA)對天然聚多肽γ-聚谷氨酸(γ-PGA)進行改性,得到γ-PGA-PDA和γ-PGA-PDA-DA,利用FTIR、~1H-NMR和EDS能譜對改性聚多肽的結構進行了表征;在選擇性溶劑中制備得到負載抗菌劑氧氟沙星(Oflo)的載藥膠體粒子,利用TEM、UV-vis、Zeta電位及納米粒度儀等手段對膠體粒子的粒徑、形貌、電位、載藥性能進行表征;最后,通過外電場誘導載藥膠體粒子在316L不銹鋼表面二次組裝,制備了氧化還原響應性釋藥型抗菌涂層,考察了涂層的制備條件,并通過釋藥實驗、抑菌圈實驗、體外細胞實驗對涂層的響應性釋藥行為、抗菌及細胞毒性進行測試,浸泡實驗研究DA對涂層長效穩(wěn)定性的影響。結果表明:γ-PGA-PDA和γ-PGA-PDA-DA中小分子PDA和DA改性率分別為24%和13.8%,兩種改性聚多肽均可自組裝形成負載Oflo的載藥膠體粒子,負載率最高可達90%,且膠體粒子粒徑隨Oflo濃度增大而減小;涂層最佳制備條件為沉積電壓150 V、沉積時間15 min,所制備的涂層可響應性釋放抗菌劑Oflo,實現(xiàn)響應性殺菌,同時涂層可提高316L不銹鋼基材的細胞相容性;DA的存在增加了涂層在溶液中的長期穩(wěn)定性。3.具有接觸和響應性釋藥雙重殺菌方式的抗菌涂層的制備及性能第一章所制備的涂層具有較好的接觸殺菌性能,同時可實現(xiàn)治療性藥物PCTM的響應性釋放,但涂層具有一定的細胞毒性;第二章所制備的涂層可響應性釋放抗菌劑Oflo,實現(xiàn)響應性殺菌,但涂層響應性殺菌效果不佳。為改善前兩章涂層存在問題,本章首先合成了季銨鹽型無規(guī)共聚物聚(1-溴十二烷基甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨鹽-co-丙烯酸異冰片酯)(P(ISA-co-DMAC_(12))),利用FTIR和~1H-NMR驗證了聚合物的成功制備;以第二章所合成的改性聚多肽γ-PGA-PDA和P(ISA-co-DMAC_(12))為組裝基元,通過靜電相互作用制備負載抗菌劑Oflo的載藥膠體粒子,采用Zeta電位及納米粒子儀、TEM對膠體粒子的粒徑、電位和形貌進行了表征;然后,電誘導載藥膠體粒子在316L不銹鋼表面二次組裝制備了具有接觸和響應性釋藥雙重殺菌方式的抗菌涂層,通過FTIR、EDS、SEM和超景深顯微鏡對涂層化學組成、形貌等進行表征,涂板實驗和抑菌圈實驗考察了涂層的接觸抗菌性能和響應性釋藥殺菌性能,并利用體外細胞實驗對涂層的細胞毒性進行了系統(tǒng)研究。結果表明:共聚物P(ISA-co-DMAC_(12))中兩種單體比例為ISA:DMAC_(12)=1:1.2;P(ISA-co-DMAC_(12))和γ-PGA-PDA可通過靜電作用復合自組裝制備負載Oflo的膠體粒子,改變P(ISA-co-DMAC_(12))濃度制備得到三種載藥膠體粒子CP_1、CP_2、CP_5;以上述三種載藥膠體粒子為組裝基元,外電場強度100 V、時間15 min條件下制備得到三種涂層,三種涂層均可通過接觸方式殺菌,也可通過藥物Oflo釋放實現(xiàn)響應性殺菌,同時CP_1、CP_2所制備涂層提高了316L不銹鋼基材的細胞相容性,而CP_5所制備涂層具有一定的細胞毒性。
【圖文】：

圖 1-1 接觸和釋放殺菌示意圖[19]matic illustration of antibacterial via contact-killing and release-killi菌涂層涂層主要通過涂層表面與細菌表面發(fā)生作用殺死細菌目的。目前，可應用此種機理的抗菌化合物主要有季銨饒丹寧衍生物、擕鹽類等，這些化合物相對于其他抗菌活性高、抑菌時間長；2、不影響涂層的物理和機械性能

2銨鹽化合物在抗菌生物材料中的抗菌illustration of the use of quaternary ammantimicrobial biomedical materials[22].糖均是通過分子中陽離子與荷負養(yǎng)物質等流失，，致使細菌死亡，速度快且結構可控性較強等優(yōu)點改性等方式與其他單體或大分子抗菌涂層，Zhao 等[24]通過旋涂體甲基丙烯酸甲酯、交聯(lián)劑乙二
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4;R318.08

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本文編號：2642445