本文選題：生物膜 + 內(nèi)植物感染�。� 參考：《上海交通大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：細(xì)菌在內(nèi)植物材料表面發(fā)生粘附、繁殖,形成生物膜,引起內(nèi)植物感染是臨床上導(dǎo)致內(nèi)植物固定失敗的一個主要原因。內(nèi)植物缺乏骨整合性能是另一個引起失敗的原因。而目前常用的內(nèi)植物材料——鈦缺乏抗菌能力和骨整合性能。本研究通過等離子體浸沒、銀離子注入(silver plasma immersion ion implantation,Ag-PIII)技術(shù)對鈦進行表面改性,在鈦表面植入納米銀;重點探討改性后的鈦的抗生物膜性能及骨整合性能。通過Ag-PIII技術(shù),我們對鈦表面進行改性。通過場發(fā)射掃描電鏡觀察鈦的表面形態(tài);通過X射線光電子譜檢測鈦表面的元素價態(tài);通過電感耦合等離子體光學(xué)發(fā)射光譜法檢測改性后鈦在電解質(zhì)液體中銀的釋放。觀察細(xì)菌在材料表面的生長狀況,通過活菌涂板計數(shù)法、掃描電鏡、激光共聚焦顯微鏡等方法,檢測改性后鈦的抑制生物膜的能力。采用與內(nèi)植物相關(guān)的骨髓炎動物模型,在體內(nèi)驗證材料的抗菌作用。使用人骨髓干細(xì)胞,通過體外檢測細(xì)胞在材料表面的粘附、增殖、形態(tài)檢測改性后鈦的細(xì)胞相容性;通過檢測堿性磷酸酶(ALP)活力、細(xì)胞外基質(zhì)礦化能力、成骨相關(guān)基因表達(dá)來驗證材料的促成骨能力;并通過檢測了細(xì)胞的Rho A蛋白的水平來驗證可能的細(xì)胞通路。采用動物模型體內(nèi)驗證材料的骨整合作用。結(jié)果表明,通過Ag-PIII技術(shù),可以在鈦表面定植納米銀;定植納米銀的量與Ag-PIII時間成正比;并且在電解質(zhì)液體中釋放極微量的銀離子。定植的納米銀抑制了細(xì)菌在鈦表面形成生物膜,降低了內(nèi)植物感染的發(fā)生率。并且沒有明顯的細(xì)胞毒性作用,提高了骨髓干細(xì)胞的早期粘附能力,增加了ALP活力、細(xì)胞外基質(zhì)礦化水平、上調(diào)了成骨相關(guān)基因的表達(dá)水平,提高了GTP-Rho A蛋白的表達(dá);改善了鈦的骨整合能力。由此我們得出結(jié)論,通過Ag-PIII技術(shù),我們可以在鈦表面可控的定植納米銀,賦予鈦抗生物膜和骨整合能力。
[Abstract]:Adhesion, reproduction and biofilm formation of bacteria on the surface of plant materials are one of the main reasons for the failure of endophyte fixation. The lack of bone integration in implants is another cause of failure. Titanium, a commonly used implant material, lacks antimicrobial activity and bone integration. In this study, the surface modification of titanium was carried out by plasma immersion and silver ion implantation with silver plasma immersion ion implantationsAg-PIII. The anti-biofilm and bone integration properties of the modified titanium were investigated. The surface of titanium was modified by Ag-PIII technology. The surface morphology of titanium was observed by field emission scanning electron microscope (SEM), the valence state of titanium surface was detected by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the silver release in electrolyte liquid was detected by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OAES). The growth of bacteria on the surface of the material was observed. The ability of the modified titanium to inhibit biofilm was tested by means of counting method of live bacteria coating, scanning electron microscope, laser confocal microscope and so on. An animal model of osteomyelitis related to implants was used to verify the antibacterial effect of the material in vivo. Using human bone marrow stem cells, the cell adhesion, proliferation and morphology of the modified titanium were detected in vitro, and the activity of alkaline phosphatase (ALP) and the mineralizing ability of extracellular matrix were detected. Osteoblast-associated gene expression was used to verify the ability of the material to promote bone, and the level of Rho A protein was detected to verify the possible cellular pathway. Animal models were used to verify the osteointegration of the materials. The results show that nanocrystalline silver can be grown on titanium surface by Ag-PIII technique, the amount of silver can be directly proportional to the time of Ag-PIII, and very small amount of silver ions can be released in electrolyte liquid. The bacterial biofilm formation on titanium surface was inhibited and the incidence of endophytic infection was decreased. Moreover, there was no obvious cytotoxic effect, which increased the ability of bone marrow stem cells to adhere early, increased the activity of ALP, mineralization of extracellular matrix, up-regulated the expression of osteoblast related genes, and increased the expression of GTP-Rho A protein. The bone integration ability of titanium was improved. From this we conclude that through Ag-PIII technology we can implant nano-silver on titanium surface and endow titanium with anti-biofilm and bone integration ability.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08;R687

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本文編號：1914218