【摘要】：鎂及鎂合金具有優(yōu)異的的力學(xué)性能,穩(wěn)定性,生物相容性以及耐沖擊性,遠(yuǎn)超越其他材料。這些性質(zhì)使得鎂合金在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用,比如交通領(lǐng)域,電子工業(yè),醫(yī)療領(lǐng)域,航空領(lǐng)域等,這種趨勢只增不減。尤其在臨床醫(yī)療器械、植入等領(lǐng)域應(yīng)用潛力大、前景好,已經(jīng)成為未來新型材料的發(fā)展方向之一。而鎂及其合金由于自身耐磨耐腐蝕性差,現(xiàn)在面臨的問題是當(dāng)植入體內(nèi)后,如何使鎂及其合金的腐蝕速率與骨愈合速率相適應(yīng)。微弧氧化技術(shù)是在改善了以往表面改性復(fù)雜工藝缺點的基礎(chǔ)上[1,2],使材料的耐蝕性和生物相容性都能得到提升的一種新興技術(shù),使純鎂具有更良好顯微硬度[3],是一種長遠(yuǎn)的有利于人類醫(yī)療事業(yè)及其他領(lǐng)域的先進技術(shù)。在微弧氧化的過程中引入了超聲波——超聲微弧氧化(ultrasonic micro-arc oxidation,UMAO),這項新技術(shù)與傳統(tǒng)的微弧氧化比,形成的陶瓷膜層更均勻且與種植體界面的結(jié)合的更牢固。對純鎂超聲微弧氧化后的試樣進行硅烷表面處理,因硅烷分子可將有機和無機兩種不同性質(zhì)的材料搭接起來,使涂層面產(chǎn)生一過渡層,實現(xiàn)了生物活性相適應(yīng)。通過共價鍵結(jié)合的方式將生物分子連接到材料表面,進一步改善金屬鎂及其表面生物膜的耐蝕性能和耐磨性能。金屬不銹鋼有良好的耐熱性,以及較好的機械性能和延展性,已廣泛用于醫(yī)療器械等領(lǐng)域,但不銹鋼制品的表面容易滋生細(xì)菌,威脅人們的健康,因此制備具有抗菌功能的醫(yī)用植入金屬具有廣闊的使用前景。近年的研究顯示杜仲具有多方面藥理活性,從杜仲葉提取出來的綠原酸具有抗菌消炎、抗氧化、保護心血管等功效,綠原酸的加入對本實驗的研究具有重要意義。目的:通過對純鎂超聲微弧氧化表面進行NaOH-硅烷偶聯(lián)杜仲提取物綠原酸的復(fù)合處理后,期望提高復(fù)合涂層的抗菌性和細(xì)胞生物相容性。方法:實驗分為四組,A組:純鎂超聲微弧氧化-NaOH-硅烷處理后的試件,B組:純鎂超聲微弧氧化-硅烷-0.00125g/mL綠原酸復(fù)合處理后的試件,C組:純鎂超聲微弧氧化-硅烷-0.0025g/mL綠原酸復(fù)合處理后的試件,D組:純鎂超聲微弧氧化-硅烷-0.00375g/mL綠原酸復(fù)合處理后的試件。本實驗將純鎂經(jīng)過微弧氧化處理后,將純鎂試件浸入NaOH-硅烷中,封閉微弧孔隙,改善了試件表面的耐磨耐蝕性能,經(jīng)過一定量杜仲提取物綠原酸處理后,提高了抗菌性及生物活性。結(jié)果:純鎂超聲微弧氧化-NaOH-硅烷偶聯(lián)不同含量的杜仲提取物綠原酸,主要元素C、N發(fā)生變化,液滴法進行檢測潤濕角減小,其抗菌率在88.7%-99.6%,細(xì)胞粘附、增殖能力及ALP堿性磷酸酶活性均為C組D組B組A組,表明載綠原酸含量不同,影響涂層抗菌性和生物活性。結(jié)論:純鎂超聲微弧氧化之后得到了表面抗氧化耐腐蝕的純鎂試件,將純鎂試件浸入NaOH-硅烷中,增強了鎂試件的耐腐蝕性及耐磨性能,再經(jīng)過杜仲提取物綠原酸處理后,大幅度改善試件表面的耐磨耐蝕性、抗菌性及生物活性。實驗結(jié)果表明超聲微弧氧化經(jīng)NaOH-硅烷-0.0025g/mL杜仲提取物綠原酸處理后的試件,有較高的抗菌性且生物相容性最佳。多種復(fù)合處理為鎂作為一種植入材料提供了更好的可行性。
【學(xué)位授予單位】：佳木斯大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R783.1
【圖文】：

1. SEM 觀察不同涂層的表面形貌及元素分析純鎂超聲微弧氧化-NaOH-硅烷和純鎂超聲微弧氧化-NaOH-硅烷-杜仲提取物綠原酸(0.00125g/ml, 0.0025g/ml，0.00375g/ml)處理涂層表面微觀形貌見圖1。純鎂微弧氧化涂層(圖1-a)表面有著密密麻麻不均勻的孔隙，易使細(xì)胞營養(yǎng)液或體液透過微孔和裂紋浸入到鎂基體，加快材料腐蝕。經(jīng)過硅烷處理，硅烷分子發(fā)生水解反應(yīng)生成硅醇，與堿處理產(chǎn)生的羥基和陶瓷層的金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)，硅烷分子自身發(fā)生縮合后生成膜，使試件表面凹凸多孔的表面趨于平整，見圖1-b。硅烷-載藥處理后，表面涂層孔洞出現(xiàn)變小且隨著載藥量的增加孔隙填充孔洞更小，涂層表面也比較平整見圖1-c,d，但C組效果更好。圖1 超聲微弧氧化-NaOH-硅烷偶聯(lián)載不同含量綠原酸表面SEM 形貌(a) 超聲微弧氧化-NaOH-硅烷(b)載綠原酸(0.00125g/ml)(c)載綠原酸(0.0025g/ml)(d)載綠原酸(0.00375g/ml)圖 2 是不同處理表面元素分析

加入硅烷偶聯(lián)劑后 C 元素出現(xiàn)，沒有 N 元素見圖 2-b。純鎂微弧氧化-硅烷-載綠原酸表面 N 元素出現(xiàn)，隨著載藥量的增加，C 元素含量增加，說明在鎂微弧氧化-硅烷偶聯(lián)載上了綠原酸藥物見圖2c、d。圖2 超聲微弧氧化-NaOH-硅烷偶聯(lián)載不同含量綠原酸表面元素分析(a)超聲微弧氧化-NaOH-硅烷(b)超聲微弧氧化-NaOH-硅烷載綠原酸(0.00125g/ml)(c)超聲微弧氧化-NaOH-硅烷載綠原酸(0.0025g/ml)(d)超聲微弧氧化-NaOH-硅烷載綠原酸(0.00375g/ml)

且隨著載藥量的增加涂層表面的潤濕角減小的越多，復(fù)合膜層表面的疏水性下降，向親水性轉(zhuǎn)化。圖3 鎂合金微弧氧化復(fù)合涂層接觸角（a）超聲微弧氧化-NaOH-硅烷(b)超聲微弧氧化-NaOH-硅烷-0.00125g/ml(c)超聲微弧氧化-NaOH-硅烷-0.0025g/ml(d)超聲微弧氧化-NaOH-硅烷-0.00375g/ml3.實驗表面菌落分析圖 4 是典型的金黃色葡萄球菌（S.aureus）和大腸桿菌（E.coli）與各組試樣共同培養(yǎng)后菌落照片。在加了玻璃片的培養(yǎng)皿中可以看到 S.aureus 密集的長滿了整個培養(yǎng)皿表面,見圖 1-0。同樣 E.coli 形成了厚厚的一層細(xì)菌生物層膜,見圖 2-0。未載綠原酸的純鎂序號 堿處理濃度 接觸角1 UMAO-NaOH-硅烷-載綠原酸(0mg/ml) 34.82°2 UMAO-NaOH-硅烷-載綠原酸(0.00125g/ml) 28.43°3 UMAO-NaOH-硅烷-載綠原酸(0.0025g/ml) 22.23°4 UMAO-NaOH-硅烷-載綠原酸(0.00375g/ml) 21.49°

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫磊;夏榮;;鈦基種植體表面抗菌改性的研究進展[J];國際口腔醫(yī)學(xué)雜志;2015年04期

2 劉繼光;張李

本文編號：2803818