【摘要】：為了提高鐵基支架材料的降解速率、改變材料的力學(xué)性能及增強其生物相容性,研究者們通過添加金屬元素形成合金、變化鍛制方法改變材料的微結(jié)構(gòu)、添加其他成分改變鐵基材料的化學(xué)構(gòu)成,或通過表面改性改變純鐵表面結(jié)構(gòu)狀態(tài)等方式,采用體外、體內(nèi)的評估手段來評價鐵基支架材料的降解速率的快慢和生物相容性的好壞。無論是采取何種改進方式,在鐵基支架材料表面形成內(nèi)皮細(xì)胞層是改善血液相容性、細(xì)胞相容性,保持鐵基支架材料遠(yuǎn)期療效最理想的途徑。本論文通過對鐵基支架材料表面進行改性,目的是促進鐵基支架材料表面的血管內(nèi)皮化。首先,本論文利用非平衡磁控濺射方法在單晶硅表面沉積純鐵薄膜和鐵氧薄膜,對純鐵材料進行表面改性。文章系統(tǒng)研究了純鐵薄膜和鐵氧薄膜的表面粗糙程度、親疏水性能、化學(xué)成分及晶型等材料學(xué)特征,并對兩種薄膜進行血液相容性和細(xì)胞相容性研究。1、采用非平衡磁控濺射沉積薄膜的方法在單晶硅表面制備的純鐵薄膜,其表面光滑、平整,晶粒為立方晶型,屬納米級別,親水性良好；采用同樣方法制備的鐵氧薄膜,其表面結(jié)構(gòu)致密,無顯著突起,納米晶粒尺寸,屬于斜方晶型,以Fe203相為主,其表面的親水性能優(yōu)于純鐵薄膜的親水性。2、兩種薄膜的血液相容性通過電鏡方法、凝血時間檢測進行評估。電鏡樣品制備時,血小板的固定方法影響可降解鐵基支架材料的血液相容性的正確評價,比較戊二醛與無水乙醇兩種固定方法,結(jié)果表明無水乙醇更適合可降解鐵基支架材料的血液相容性研究。經(jīng)綜合分析后得出,兩種薄膜均具備較好的血液相容性。3、薄膜的細(xì)胞相容性利用CCK-8試劑盒、羅丹明染色、吖啶橙/碘化丙啶染色、流式細(xì)胞儀四種方法分別進行檢測。綜合分析表明,吖啶橙/碘化丙啶染色與流式細(xì)胞儀分析相結(jié)合的方法更適合可降解材料生物相容性的檢測與分析。實驗結(jié)果顯示,純鐵薄膜、鐵氧薄膜表面均利于內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的粘附、生長和增殖。與不銹鋼相比,兩種薄膜表面的細(xì)胞貼壁較快,鋪展良好,具有較好的細(xì)胞相容性。兩種薄膜相比,純鐵薄膜具備更好的內(nèi)皮細(xì)胞相容性,鐵氧薄膜具備更好的平滑肌細(xì)胞相容性。其次,本論文利用非平衡磁控濺射方法在純鐵支架上沉積純鐵薄膜,并將植入了沉積純鐵薄膜的鐵基支架的動脈粥樣硬化血管在生物反應(yīng)器中進行體外應(yīng)力培養(yǎng),以研究沉積純鐵薄膜的鐵基支架材料與生物機體的相互作用關(guān)系。1、為了能夠在體外進行血管器官培養(yǎng),本課題組設(shè)計并定制了血管生物反應(yīng)器,對其運行參數(shù)進行分析并進行穩(wěn)定性測試。分析結(jié)果得出,在系統(tǒng)可提供流量范圍0.33-4.67 cm3/s的條件下,系統(tǒng)可提供最小剪切力0.08 Pa,最大剪切力70.51 Pa。為保證該系統(tǒng)的灌流液為層流狀態(tài),在培養(yǎng)腔入口端輸入管長度為18 cm條件下,最大流量不可超過4.36cm3/s。正交實驗極差分析得出,收縮壓與舒張壓的壓差受脈動發(fā)生器運行的行程這一因素影響最大。利用硅橡膠代替兔頸總動脈血管在生物反應(yīng)器中動態(tài)應(yīng)力培養(yǎng)15天,實驗結(jié)果表明,灌流系統(tǒng)中4個通道間的平行性良好,可同時培養(yǎng)多根血管。通過模擬新西蘭大白兔的血壓與心跳,兔頸總動脈在生物反應(yīng)器中體外應(yīng)力培養(yǎng)3天,電鏡與HE染色方法來觀測培養(yǎng)前、后血管結(jié)構(gòu),結(jié)果顯示,培養(yǎng)前與培養(yǎng)3天后的血管結(jié)構(gòu)完整,內(nèi)皮細(xì)胞依然存在,形態(tài)沒有發(fā)生變化,說明生物反應(yīng)器模擬在體的程度較高。2、采用激光微細(xì)切割機制備直徑為1.65 mm的純鐵材料血管支架,并在其表面利用非平衡磁控濺射沉積純鐵薄膜。光鏡、電鏡結(jié)果顯示,除在支架彎折處有拋光過度引起的腐蝕坑點外,其他部分的薄膜表面較為光滑、平整。利用支架球囊撐開沉積純鐵薄膜的鐵基支架并電鏡觀測,厚度約為14-16 nm的純鐵薄膜與純鐵基底之間未發(fā)現(xiàn)薄膜剝離現(xiàn)象。3、本文利用血管生物反應(yīng)器體外應(yīng)力培養(yǎng)植入支架的動脈粥樣硬化兔頸總動脈血管,在器官水平上研究沉積純鐵薄膜的鐵基支架與生物機體之間的相互作用關(guān)系。通過對應(yīng)力培養(yǎng)后兔頸總動脈血管其免疫組化切片的VEGFR-2、VE-cadherin、a-SMA、 TNF-α、IL-1、TGF-β和IL-6等7項指標(biāo)進行平均光密度統(tǒng)計分析,結(jié)果表明植入沉積純鐵薄膜鐵基支架的血管具有良好的內(nèi)皮細(xì)胞增殖趨勢和內(nèi)皮細(xì)胞再生能力,平滑肌的生長受到抑制,炎癥響應(yīng)較小,說明沉積純鐵薄膜的鐵基支架具有較好的抑制炎癥的能力。本論文的研究結(jié)果為可降解鐵基支架材料與生物相容性研究方法的優(yōu)化,保障可降解鐵基支架材料在體內(nèi)的安全使用提供依據(jù)。
【圖文】：

有鶴濃度非常高（＞５０ｍｇ／Ｌ）才會導(dǎo)致局部細(xì)胞毒性。然而，鶴降解相當(dāng)慢（２９ｍｇ／ｄ）逡逑所以鶴材料可能僅適用于非常小體積的植入應(yīng)用。另外，除了鎂基的塊體金屬玻逡逑璃之外，媽基，銀基，和鋒基的塊體金屬玻璃也被^u發(fā)為可生物降解的金屬材料逡逑１．３鐵基支架材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑基于可降解生物材料血管支架特性要求，加之續(xù)、鐵元素在體內(nèi)的重要生理作用逡逑⑵，使得這兩種材料成為研究熱點。科學(xué)工作者在兒科醫(yī)學(xué)、整形外科醫(yī)學(xué)、心血逡逑管應(yīng)用等方面開展了這兩類可降解金屬生物材料的研究目前研究的可逡逑降解金屬支架材料包括純鎂材料、鎂合金材料，純鐵材料和鐵合金材料。純鎂和鎂合逡逑金材料的耐燭性較差，在含有氯離子的腐燭環(huán)境中其腐燭速率更快（１０？２００邋ｍｍ／ａ）逡逑■，植入３個月時就完全降解，從而純鎂和鎂合金材料血管支架失去對血管壁的有效逡逑支撐作用［２１］。同時，，鐵支架的研究也在進行，但鐵支架的降解問題與續(xù)的恰好相反，逡逑部分學(xué)者認(rèn)為其降解速率較慢（０．１６邋ｍｍ／ａ）邋因此，在過去的十年中，可降解金屬逡逑得到了廣泛的研究，包括合金元素的選擇，微結(jié)構(gòu)和機械性能的調(diào)整，生物降解機制逡逑和其影響因素，降解速率、離子釋放行為的控制，并在體外和體內(nèi)可降解金屬材料的逡逑生物相容性等方面的研究都做了大量的工作。

顯的病理性異常改變。逡逑２０１２年，美國ＰｉｅｒｓｏｎＤ．［⑶報道了一種簡單的支架材料生物可吸收行為的體內(nèi)評逡逑價結(jié)果，如圖１－２＠所示，即包裹在鼠動脈壁細(xì)胞外基質(zhì)中的鐵絲２２天即可產(chǎn)生大量逡逑降解產(chǎn)物，而與血管腔內(nèi)血液接觸的鐵絲降解速率相對慢了許多，在９個月時只有輕逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08;TB43


本文編號：2585908