本文關(guān)鍵詞： 納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層 球磨技術(shù) 電化學(xué)沉積 涂層特征 納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層 金黃色葡萄球菌 抗菌性能 生物膜 激光掃描共聚焦顯微鏡　出處：《山東大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：研究背景 隨著我國平均壽命的延長及社會老齡化程度加劇,臨床上常見的老年性疾病如膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎、髖部骨折、脊柱退行性疾病的患者逐年增加,關(guān)節(jié)置換術(shù)及脊柱內(nèi)固定術(shù)做為骨科醫(yī)師常規(guī)而且切實(shí)有效的治療辦法的數(shù)量也逐漸增多,為無數(shù)患者解除了病痛。盡管如此,感染作為骨科手術(shù)嚴(yán)重且可怕的手術(shù)并發(fā)癥,隨著手術(shù)量增大數(shù)量也逐年隨之增多。目前臨床上把骨科植入物手術(shù)后出現(xiàn)感染描述為災(zāi)難性的后果,可導(dǎo)致肢體的功能障礙,而且治療時間較長,再次手術(shù)的同時往往需要長時間應(yīng)用抗生素治療,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,治療相當(dāng)棘手且花費(fèi)較大。尤其對于老年患者的脊柱內(nèi)固定手術(shù)和髖膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)而言,病人耐受骨科翻修手術(shù)的能力差,再手術(shù)風(fēng)險明顯加大,部分患者甚至因身體狀況差失去手術(shù)治療的機(jī)會。由此可見植入物周圍感染是關(guān)節(jié)及脊柱手骨科關(guān)節(jié)置換手術(shù)和脊柱內(nèi)固定手術(shù)并發(fā)癥中最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一,據(jù)統(tǒng)計(jì)流行病學(xué)初次全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)與全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的術(shù)后感染率在1%到5%之間,關(guān)節(jié)返修手術(shù)感染率更高。因此預(yù)防骨科植入物周圍感染顯得至關(guān)重要。骨科植入物周圍感染有自身的發(fā)病特點(diǎn),據(jù)美國疾控預(yù)防中心所做的權(quán)威統(tǒng)計(jì),醫(yī)療內(nèi)置物感染在美國住院患者死亡原因中排第五,65%的細(xì)菌感染都與生物膜形成有關(guān)。對于如何預(yù)防細(xì)菌在假體周圍黏附定植及生物膜的形成,是預(yù)防骨科植入物手術(shù)感染的關(guān)鍵。 目前為止被大家認(rèn)可的骨科手術(shù)感染發(fā)病機(jī)制主要有兩種。第一種是骨科術(shù)后細(xì)菌通過血性播散定植關(guān)節(jié)間隙或植入物周圍(血型),這是晚期感染比較典型的原因。第二種是手術(shù)過程中細(xì)菌定植于植入物及假體周圍,這種感染往往數(shù)天至數(shù)月后表現(xiàn)出感染征象。如果在這段時間內(nèi)細(xì)菌不能定居,關(guān)節(jié)敗血癥風(fēng)險迅速降低。如果細(xì)菌定植成功則迅速繁殖,聚集,通過高強(qiáng)度水合細(xì)胞外基質(zhì)黏附在假體表面,形成細(xì)菌生物膜,產(chǎn)生的代謝物質(zhì)在生物膜的堆積,生物被膜的微生物其耐藥性是那些游離微生物的1000倍,治療難度明顯增加,往往需要取出植入物。從骨科手術(shù)后感染發(fā)生的過程很明顯看出來,抑制術(shù)中及術(shù)后的細(xì)菌定植及細(xì)菌生物膜的形成是預(yù)防骨科術(shù)后感染的關(guān)鍵點(diǎn)。 在骨科臨床上,國內(nèi)外目前尚無預(yù)防細(xì)菌定植及細(xì)菌生物膜形成有效的辦法�？股氐念A(yù)防應(yīng)用并不能顯著減少細(xì)菌定植在假體周圍。研究表明,在骨科植入物表面形成抗菌涂層對細(xì)菌粘附及生物膜形成有良好的抑制作用,為臨床預(yù)防骨科植入物手術(shù)感染提供新的研究方向。銀作為抗菌劑早已用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。納米技術(shù)把銀變成納米大小從而提高了比表面積,增加了與微生物有更好的接觸,具有良好的抗菌性能。本課題在骨科常用材料純鈦表面形成納米銀/羥基磷灰石復(fù)合無菌涂層并作為細(xì)菌粘附載體,對醫(yī)院獲得性金黃色葡萄球菌菌株進(jìn)行體外培養(yǎng),研究納米銀/羥基磷灰石復(fù)合無菌涂層對金黃色葡萄球菌生物膜形成的影響及其抗菌作用。為以后納米銀/羥基磷灰石復(fù)合無菌涂層應(yīng)用于臨床骨科植入物提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 第一部分 納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層的制作及檢測 目的：在經(jīng)過打磨拋光處理的純鈦表面制作納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層,并檢測制作涂層的物理特征。 方法：按質(zhì)量比為20：1將平均粒徑10微米羥基磷灰石原始粉末和平均粒徑5微米原始銀粉末進(jìn)行配料,并應(yīng)用星式球磨機(jī)對粉末進(jìn)行球磨,使混合粉末粒徑達(dá)到納米級水平,將得到的納米級混合粉末放入攪拌機(jī)中攪拌混合使其分散均勻。在恒溫水浴爐中以鈦板作陰極,而不銹鋼片做為陽極,納米銀羥基磷灰石混合粉末超聲分散于乙醇溶液中,以稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液至pH值為4.0,給予電壓為20V直流電將混合粉末沉積在鈦片上。最后再將樣本放置在管式電阻爐中進(jìn)對行熱處理,納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層的鈦片樣本制作完成。使用紅外光譜儀和掃描電子顯微鏡檢測涂層成份和特征。 結(jié)果：經(jīng)球磨技術(shù)將原始銀粉末及羥基磷灰石粉末制作的納米顆粒粒徑平均為100nm左右,經(jīng)并紅外光譜儀和掃描電子顯微鏡可見納米銀及納米級羥基磷灰石涂層粉末均勻分散涂層中,涂層在鈦基表面固定牢靠。 結(jié)論：本節(jié)對納米銀羥基磷灰石復(fù)合涂層的制作流程進(jìn)行了細(xì)致的論述,首先將銀粉和羥基磷灰石粉末使用球磨法制備成納米級復(fù)合粉末并充分?jǐn)嚢杌旌?然后應(yīng)用化學(xué)共沉淀法在經(jīng)過處理的鈦片制備出了納米銀羥基磷灰石復(fù)合涂層。并通過儀器分析出納米銀顆粒相對均勻地分布于羥基磷灰石載體中,納米銀顆粒呈游離狀態(tài),納米顆粒未出現(xiàn)明顯聚集,說明通過以上制作工藝及制作流程能夠成功的制備出理想的納米銀羥基磷灰石復(fù)合抗菌涂層。 第二部分 體外實(shí)驗(yàn)納米銀復(fù)合涂層對金黃色葡萄球菌抗菌性能的研究 目的：通過在相同條件下不同載體上進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng),檢驗(yàn)納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層對金黃色葡萄球菌的抗菌性能,并與頭孢呋辛的抗菌性能進(jìn)行比較,指標(biāo)主要是檢測生物膜中金黃色葡萄球菌粘附的數(shù)量及激光掃描共焦顯微鏡鏡下生物膜形態(tài)差異。 方法：從臨床分離培養(yǎng)提純的金黃色葡萄球菌作為實(shí)驗(yàn)菌株。所有樣本經(jīng)過嚴(yán)格消毒并設(shè)四個對比組,純鈦表面羥基磷灰石涂層組,純鈦表面納米銀羥基磷灰石復(fù)合涂層組,純鈦表面羥基磷灰石涂層+頭孢呋辛組,純鈦表面納米銀羥基磷灰石復(fù)合涂層+頭孢呋辛組,并相同實(shí)驗(yàn)條件下將樣本置入菌液培養(yǎng),每組樣本數(shù)為12。并于6小時,24小時,48小時,72小時分別檢測涂層表面的生物膜,應(yīng)用激光掃描共聚焦顯微鏡對生物膜進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察。分別于24小時、48小時對樣本表面的生物膜金黃色葡萄球菌數(shù)量進(jìn)行比較。 結(jié)果：純鈦表面納米銀羥基磷灰石復(fù)合涂層+頭孢呋辛組未形成生物膜,納米銀／羥基磷灰石復(fù)合涂層組、純鈦表面羥基磷灰石涂層+頭孢呋辛組表面48小時后出現(xiàn)生物膜,而羥基磷灰石涂層組在12小時后就出現(xiàn)了成熟的生物膜。納米銀／羥基磷灰石復(fù)合涂層組、純鈦表面羥基磷灰石涂層24h和48h在涂層表面粘附菌量有顯著差異性p0.01；同樣純鈦表面羥基磷灰石涂層+頭孢呋辛組,純鈦表面納米銀羥基磷灰石復(fù)合涂層+頭孢呋辛組在24小時及48小時生物膜黏附細(xì)菌數(shù)量比較有明顯差異性p0.01。 結(jié)論：：納米銀／羥基磷灰石復(fù)合涂層可以明顯抑制生物膜形成；納米銀與頭孢呋辛在抗菌方面具有良好協(xié)同作用,納米銀涂層具有良好的抗菌性能。綜合相關(guān)文獻(xiàn)分析在研制新型納米銀材料時,應(yīng)多方考慮各種影響因素,為確保納米銀產(chǎn)品的安全性,在進(jìn)入臨床應(yīng)用前必須重復(fù)多次進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)。據(jù)有關(guān)工藝學(xué)方面的報(bào)道稱納米銀在常規(guī)條件下可被氧化為棕色的氧化銀或者發(fā)生顆粒聚集而失去納米所具有的特性,以至于影響該納米銀材料的抗菌效果,需要工藝學(xué)方面的研究來解決這個問題。本實(shí)驗(yàn)對納米銀涂層抗菌性能的研究,為研制納米銀涂層等相關(guān)抗菌制品提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù),為下一步進(jìn)入體內(nèi)動物實(shí)驗(yàn)研究做準(zhǔn)備。我們的實(shí)驗(yàn)存在的不足為盡管這些研究結(jié)果不能尚未進(jìn)入體內(nèi)研究階段,實(shí)驗(yàn)選取臨床培養(yǎng)所得的金黃色葡萄球菌一種細(xì)菌不足以檢測納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層的抗菌性能的臨床實(shí)際意義,其次我們的實(shí)驗(yàn)是在體外條件下完成的而不是理想化的環(huán)境,因?yàn)楦鶕?jù)在體內(nèi)條件下,擴(kuò)散梯度變化,并且有流體流動,可以顯著降低局部納米銀濃度。第三,在細(xì)菌計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)中本試驗(yàn)樣本數(shù)量不足,更可信的結(jié)果有待于通過進(jìn)一步增加樣本數(shù)量。第四,納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層對于人工假體的骨長入的影響有待研究。但我們相信,隨著條件的成熟和研究的深入,比如動物體內(nèi)研究及大樣本的處理,納米銀在人體內(nèi)分布吸收及其生物安全性的研究更加完善,納米銀/羥基磷灰石復(fù)合涂層產(chǎn)品會大量應(yīng)用到骨科植入物中。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R318.08

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