本文選題：多孔陽極氧化鋁(PAA) + 銅�。� 參考：《東華大學》2017年碩士論文

【摘要】：多孔陽極氧化鋁(Porous anodic alumina,PAA)是通過電化學陽極氧化的方法在純鋁表面形成的具有高度規(guī)整孔結(jié)構(gòu)的氧化鋁薄膜。其納米孔陣列結(jié)構(gòu)長程有序且孔徑大小可精確調(diào)控。PAA具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和良好的生物相容性,且其相互平行的納米孔道結(jié)構(gòu)與骨組織微觀結(jié)構(gòu)相似。因此,在生物材料表面涂層領(lǐng)域得到越來越密切的關(guān)注。此外,PAA表面納米多孔結(jié)構(gòu)提供了充足的空間,可進一步負載生物活性物質(zhì),從而可能賦予PAA特殊的生物學功能。銅(Cu)、鋅(Zn)作為人體中的微量元素,因為具有廣譜、強效殺菌作用而在生物材料領(lǐng)域被廣泛運用。近期研究發(fā)現(xiàn),引入適量Cu的生物材料對成骨相關(guān)細胞的黏附、增殖及功能表達方面具有明顯的促進作用。Zn通過激活成骨細胞蛋白質(zhì)的合成、提高ATP酶活性刺激骨形成,能夠促進間充質(zhì)干細胞的鈣沉積。此外,鈣-硅(CaO-SiO_2)基生物材料作為第三代生物材料的典型代表,具有優(yōu)良的生物活性和可降解性,能在體外和體內(nèi)作快速誘導類骨磷灰石沉積并能夠顯著地促進骨組織細胞的增殖、分化及骨組織修復。我們嘗試在無定形CaO-SiO_2生物玻璃體系中引入適量的Cu元素,進一步構(gòu)建鈣-硅-銅(CaO-SiO_2-CuO)三元復合生物活性物質(zhì),以期待賦予PAA更優(yōu)良的生物學性能。首先運用兩步陽極氧化法在草酸體系中制備出孔徑為75nm的PAA(PAA75),接著采用交流電沉積技術(shù)在PAA75孔道內(nèi)分別裝載納米cu、zn,通過控制交流電沉積時間得到了負載不同cu、zn含量的cu/paa和zn/paa樣品。采用場發(fā)射掃描電鏡(fesem)、x射線衍射(xrd)、x射線光電子能譜分析(xps)對材料的表面形貌、化學組成及晶型進行了表征和分析。選用革蘭氏陰性菌-大腸桿菌(escherichiacoli,e.coli)和革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌(staphylococcusaureus,s.aureus)對cu(10s)/paa和zn(10s)/paa進行體外抗菌性能評價;選用乳鼠成骨細胞(rob)分別對cu(5s,10s)/paa和zn(2s,5s,10s)/paa幾種材料的體外細胞相容性進行了初步評價,并利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(icp-aes)分析細胞培養(yǎng)過程中生物活性組分的釋放行為。采用改進的兩步陽極氧化法在磷酸體系中制備出孔徑為200nm的paa(paa200)。運用超聲輔助的溶膠-凝膠法在paa200的孔腔內(nèi)組裝了無定形cao-sio2-cuo玻璃顆粒,得到了cao-sio2-cuo/paa樣品。采用fesem、eds、xps對材料的表面形貌、結(jié)構(gòu)和化學組成進行了表征及分析。體外模擬體液(sbf)浸泡實驗評價了其誘導類骨磷灰石形成的能力及其離子緩釋行為,利用icp-aes分析材料在sbf浸泡過程中的離子釋放。選用e.coli和s.aureus對cao-sio2-cuo/paa進行體外抗菌性能評價;選用rob細胞對cao-sio2-cuo/paa的體外細胞相容性進行初步評價。獲得如下結(jié)論:運用交流電沉積技術(shù)在paa75的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)分別組裝納米cu、zn,通過控制電沉積時間制備出cu(5s,10s)/paa、zn(2s,5s,10s)/paa。fesem結(jié)果表明:交流電沉積技術(shù)能夠在paa孔道內(nèi)成功裝載納米cu、zn,并較好地保持了paa表面的納米多孔結(jié)構(gòu)。xrd測試結(jié)果表明,paa孔道內(nèi)cu、zn為面心立方晶型。xps分析結(jié)果顯示,cu的主要價態(tài)為+2價,同時也存在0價;zn的主要價態(tài)為+2價,同時也存在0價。體外抗菌性能實驗結(jié)果顯示:經(jīng)過1d培養(yǎng),cu(10s)/paa對e.coli和s.aureus的黏附抑菌率分別為82%±11%和89%±4%,培養(yǎng)時間延長至3d,抑菌率有所下降(45%±4%,56%±11%)。1d培養(yǎng)后,zn(10s)/paa對e.coli和s.aureus的黏附抑菌率分別達到95%±1%和92%±5%;延長培養(yǎng)時間至3d,對e.coli和s.aureus的抑菌率下降(21%±5%,58%±4%)。體外細胞實驗表明:rob細胞在不同裝載量的cu/paa和zn/paa表面均能迅速粘附,與空白對照組有顯著差異(p0.01)。cu(5s)/paa、zn(2s)/paa均能促進細胞的穩(wěn)定增殖,cu(10s)/paa、zn(5s)/paa和zn(10s)/paa隨培養(yǎng)時間的延長表現(xiàn)出一定細胞毒性。采用超聲輔助溶膠-凝膠法將不同粘度的cao-sio2-cuo生物活性溶膠分別裝載于paa200多孔結(jié)構(gòu)中,得到了cao-sio2-cuo/paa樣品。fesem結(jié)果表明,溶膠均勻分布于paa的多孔結(jié)構(gòu),其中粘度為0.02pas的溶膠具有最佳的填充效果;xps分析結(jié)果表明,元素cu主要存在形式為+2價。體外sbf浸泡實驗表明cao-sio2-cuo/paa表面能快速誘導類骨磷灰石形成,并且能持繼緩慢釋放出ca、si、cu離子。體外抗菌實驗結(jié)果表明:經(jīng)1d培養(yǎng)后,fesem顯示cao-sio2-cuo/paa表面e.coli和s.aureus兩種菌體的形態(tài)顯著破壞抑菌率分別達到86%±4%和88%±2%。rob在材料表面粘附和增殖實驗表明:培養(yǎng)1d后,fesem觀察cao-sio2-cuo/paa表面細胞形態(tài)正常,有利于乳鼠成骨細胞的粘附和伸展。培養(yǎng)5d后,cao-sio2-cuo/paa能夠顯著促進rob細胞增殖,與paa對照組有顯著差異(p0.05),呈現(xiàn)出良好的細胞相容性。以上研究結(jié)果顯示,運用交流電沉積技術(shù)在paa75納米多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)分別成功裝載了Cu、Zn,并通過改變交流電沉積時間有效控制PAA納米孔道內(nèi)Cu、Zn裝載量,分別制備得到了Cu(5s,10s)/PAA和Zn(2s,5s,10s)/PAA。其中,Cu(10s)/PAA、Zn(10s)/PAA對E.coli和S.aureus具有良好抗菌性,但是對rOB細胞表現(xiàn)出一定細胞毒性。Cu(5s)/PAA和Zn(2s)/PAA能夠顯著地促進rOB細胞的粘附并保持其穩(wěn)定增殖。另外,采用超聲輔助的溶膠-凝膠法在PAA200納米孔道內(nèi)填充0.01Pa s,0.02Pa s和0.03Pa s三種粘度的CaO-SiO_2-CuO,制備得到CaO-SiO_2-CuO/PAA,其對E.coli和S.aureus具有有效抗菌性,并且能夠顯著促進rOB細胞增殖,呈現(xiàn)出良好的細胞相容性。PAA的改性制備有望為滿足不同需求的生物材料表面涂層的構(gòu)建提供實驗和理論依據(jù)。
[Abstract]:Porous anodic alumina ( PAA ) is formed on the surface of pure aluminum by electrochemical anodic oxidation . Its structure is long - range ordered and the pore size can be controlled precisely . The nano - porous structure of PAA has excellent chemical stability and biological compatibility . The results showed that Cu ( 10s ) / paa can successfully load nano - cu and zn in the porous structure of paa75 by means of alternating current deposition technique . The results of xrd test show that the main valence of cu and zn is + 2 valence , and the antibacterial rate of zn ( s ) / paa on e . coli and s . aureus is up to 95 % 鹵 1 % and 92 % 鹵 5 % , respectively . After the culture , the antibacterial rate of the e . coli and s . aureus decreases ( 21 % 鹵 5 % , 58 % 鹵 4 % ) . The results showed that Cu ( 5s , 10s ) / paa , zn ( 5s ) / paa and zn ( 10s ) / paa could significantly promote the proliferation of cells . The results showed that the presence of Cu ( 10 s ) / PAA , Zn ( 10s ) / PAA on E . coli and S . aureus were significantly different .

【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R318.08

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號：1796399