發(fā)布時(shí)間：2017-06-06 07:09

  本文關(guān)鍵詞：鎂基心血管支架材料表面改性及降解微環(huán)境研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在心血管支架介入治療領(lǐng)域，鎂及鎂合金支架不僅具有金屬良好的力學(xué)性能能夠有效的維持血管的修復(fù)所需的力學(xué)性能，同時(shí)兼有聚合物的可降解和吸收特性避免進(jìn)行二次手術(shù)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。然而制約鎂及鎂合金在醫(yī)用材料應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題是其在生理環(huán)境中過(guò)高的降解速率。過(guò)快的降解速率使得支架不能為血管修復(fù)提供適期的力學(xué)環(huán)境；更嚴(yán)重的是隨著材料的降解，材料表面的pH值和離子濃度發(fā)生改變顯著影響細(xì)胞的生存環(huán)境。鎂及鎂合金的快速降解會(huì)造成支架植入病變處微環(huán)境的pH值和離子濃度的改變引發(fā)炎癥，影響血管支架的內(nèi)皮化的進(jìn)程。因此為了更好的應(yīng)用鎂基材料，控制其腐蝕速率及加速血管支架內(nèi)皮化至關(guān)重要。本研究從適宜細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境的角度從發(fā)，通過(guò)在鎂合金表面制備微弧氧化/壓電聚合物復(fù)合膜層控制鎂合金降解引起支架植入病變處微環(huán)境pH值和離子濃度的改變。 本文采用微弧氧化技術(shù)在鎂合金表面制備微弧氧化膜層，探討優(yōu)化了影響膜層結(jié)構(gòu)和性能的工藝參數(shù)。結(jié)果表明，隨著電解質(zhì)濃度的增加，膜層微孔的大小及分布越來(lái)越不均勻，膜層耐腐蝕晶相呈先增后減的趨勢(shì)；隨著電壓的增大有利于膜層的形成，但過(guò)高的電壓使膜層的缺陷增多，甚至造成膜層的脫落；同時(shí)電壓也影響膜層的耐腐蝕晶相的數(shù)量。添加劑在一定程度上能改善膜層的性能。隨著添加劑氟化鈉濃度的增加，膜層微孔數(shù)量逐漸減少，微孔孔徑逐漸變大且分布均勻，但濃度過(guò)高時(shí)，膜層缺陷增多；出現(xiàn)微裂紋和較大的孔洞，微弧氧化膜的耐腐蝕性能也隨膜層耐腐蝕晶相含量的先增后減而相應(yīng)變化。添加劑丙三醇通過(guò)改變電解質(zhì)的電導(dǎo)率影響膜層的結(jié)構(gòu)、厚度和晶相含量。優(yōu)化工藝參數(shù)制備的微弧氧化膜層表面微孔0.8μm~1.05μm均勻分布，膜層主要由MgAl_2O_4、MgAlSi_(1.5)O_6和MgSiO_3等晶相組成，鎂合金的耐腐性性能明顯增強(qiáng)。 在降解微環(huán)境實(shí)驗(yàn)中探討了細(xì)胞生長(zhǎng)的最優(yōu)環(huán)境，結(jié)果表明在pH值為8.0~8.5，，鎂離子濃度在3~4mM范圍內(nèi)，細(xì)胞的活性最強(qiáng)；在最優(yōu)工藝參數(shù)制備的微弧氧化膜層在降解過(guò)程中滿足不了要求，同時(shí)為了增強(qiáng)支架的韌性和應(yīng)用壓電效應(yīng)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，在微弧氧化膜層的基礎(chǔ)上采用旋涂技術(shù)制備了聚羥基丁酸酯(PHB)壓電膜層。復(fù)合膜層表面微孔的孔徑大小分布在2.25μm~3.25μm之間，平均孔徑大小為2.54μm，膜層含有C、O、Mg和Si元素，膜層的壓電常數(shù)D33值為20.2±0.02pC/N。降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明具有微弧氧化/壓電復(fù)合膜層的鎂合金在降解過(guò)程中能滿足細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境。 蛋白吸附實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了材料的生物相容性，結(jié)果表明蛋白吸附能力Mg-MAO/PHB＞Mg-MAO＞Mg；Mg、Mg-MAO與Mg-MAO/PHB細(xì)胞毒性分別為2級(jí)、1級(jí)、1級(jí)；Mg-MAO/PHB組由于復(fù)合膜層有效的保護(hù)，使得降解速率緩慢，且能夠創(chuàng)造更適合細(xì)胞生長(zhǎng)的微堿環(huán)境，促進(jìn)了細(xì)胞的增殖。
【關(guān)鍵詞】：鎂及鎂合金 微弧氧化 聚羥基丁酸酯 降解微環(huán)境 生物相容性
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-36
• 1.1 心血管支架簡(jiǎn)介12-15
• 1.1.1 心血管介入治療12-13
• 1.1.2 血管支架分類(lèi)13-15
• 1.1.3 血管支架對(duì)材料的要求15
• 1.2 生物可降解支架的研究15-20
• 1.2.1 生物可降解聚合物支架16-17
• 1.2.2 生物可降解金屬支架17-20
• 1.3 鎂合金支架的研究20-22
• 1.3.1 鎂合金作為心血管支架材料的優(yōu)勢(shì)21-22
• 1.3.2 鎂合金作為心血管支架材料的不足22
• 1.4 鎂合金的腐蝕與改性22-26
• 1.4.1 鎂合金的腐蝕22-24
• 1.4.2 鎂合金的改性24-26
• 1.5 微弧氧化技術(shù)26-31
• 1.5.1 微弧氧化技術(shù)原理及特點(diǎn)26-28
• 1.5.2 微弧氧化技術(shù)研究現(xiàn)狀及主要影響因素28-30
• 1.5.3 鎂合金微弧氧化膜層的腐蝕機(jī)理30-31
• 1.6 可降解壓電聚合物 PHB 材料31-33
• 1.6.1 壓電生物效應(yīng)31-32
• 1.6.2 PHB 及其共聚物壓電機(jī)制32-33
• 1.7 鎂合金降解微環(huán)境研究意義33-34
• 1.8 本文研究目的和內(nèi)容34-36
• 1.8.1 本文研究意義和研究目的34
• 1.8.2 本文研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線34-36
• 第二章 鎂基表面微弧氧化膜層的制備及工藝優(yōu)化36-61
• 2.1 引言36-37
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分37-39
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備37-38
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料38-39
• 2.3 微弧氧化膜層制備工藝39-41
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)預(yù)處理39-40
• 2.3.2 微弧氧化實(shí)驗(yàn)路線40
• 2.3.3 微弧氧化工藝參數(shù)40-41
• 2.4 膜層的表征方法41-42
• 2.4.1 掃描電鏡（SEM）觀察41
• 2.4.2 X-射線衍射儀(XRD)檢測(cè)41
• 2.4.3 膜層降解腐蝕性能測(cè)試41-42
• 2.5 電解液濃度的優(yōu)化42-46
• 2.5.1 不同電解液濃度對(duì)膜層表面形貌的影響43-45
• 2.5.2 不同電解液濃度對(duì)膜層相組成的影響45-46
• 2.6 電壓的優(yōu)化46-48
• 2.6.1 不同電壓對(duì)膜層形貌的影響46-48
• 2.6.2 不同電壓對(duì)膜層相組成的影響48
• 2.7 添加劑對(duì)微弧氧化膜層的影響48-60
• 2.7.1 添加劑氟化鈉49-54
• 2.7.2 添加劑丙三醇54-60
• 2.8 本章小結(jié)60-61
• 第三章 鎂基表面微弧氧化/壓電復(fù)合膜層制備及降解微環(huán)境的研究61-76
• 3.1 前言61-62
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分62-63
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備62
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)材料62-63
• 3.3 微弧氧化/壓電復(fù)合膜層制備工藝63-64
• 3.3.1 PHB 溶液的配置63
• 3.3.2 微弧氧化/壓電復(fù)合膜層的制備63-64
• 3.4 降解微環(huán)境的研究實(shí)驗(yàn)64-66
• 3.4.1 降解實(shí)驗(yàn)預(yù)處理64
• 3.4.2 降解實(shí)驗(yàn)工藝流程64
• 3.4.3 降解表面 pH 值的測(cè)定64-65
• 3.4.4 降解表面鎂離子濃度的測(cè)定65
• 3.4.5 細(xì)胞活性實(shí)驗(yàn)65-66
• 3.5 鎂基表面微弧氧化/壓電復(fù)合膜層表面形貌66-67
• 3.6 膜層性能的表征67-70
• 3.6.1 膜層的紅外光譜分析67-68
• 3.6.2 膜層表面元素分析68
• 3.6.3 膜層耐腐蝕性能測(cè)定68-69
• 3.6.4 膜層壓電常數(shù)的測(cè)定69-70
• 3.7 降解微環(huán)境的研究70-74
• 3.7.1 鎂合金降解過(guò)程微環(huán)境 pH 值的測(cè)定70-72
• 3.7.2 pH 值對(duì) MC3T3 細(xì)胞活性的影響72-73
• 3.7.3 鎂合金降解過(guò)程微環(huán)境鎂離子濃度的測(cè)定73-74
• 3.7.4 鎂離子濃度對(duì) MC3T3 細(xì)胞活性的影響74
• 3.8 本章小結(jié)74-76
• 第四章 鎂基表面微弧氧化/壓電復(fù)合膜層體外生物相容研究76-86
• 4.1 前言76-77
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分77-78
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料77
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備77-78
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法78-81
• 4.3.1 蛋白定性實(shí)驗(yàn)78
• 4.3.2 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)78-80
• 4.3.3 細(xì)胞增殖和粘附實(shí)驗(yàn)80-81
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論81-84
• 4.4.1 蛋白吸附定性實(shí)驗(yàn)81-82
• 4.4.2 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)82-83
• 4.4.3 細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)83-84
• 4.5 本章小結(jié)84-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果100-101
• 致謝101-102
• 附件102

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：425653