植入體相關(guān)感染有著很高的臨床發(fā)生率,可能影響病人術(shù)后的恢復(fù),造成植入手術(shù)失敗。而細(xì)菌往往需要粘附在植入體表面進(jìn)行繁殖,因此對(duì)植入體表面進(jìn)行抗菌功能化能有效防止感染發(fā)生。目前,能廣泛地被應(yīng)用于各類植入物的抗菌表面功能化策略較為缺乏,此外,尚無(wú)可以有針對(duì)性地預(yù)防植入物反復(fù)性感染與遲發(fā)性感染的抗菌功能化表面。因此設(shè)計(jì)一種高效持久的植入物抗菌功能化方法有著重要意義。本論文以多孔羥基磷灰石(HA)支架為代表性植入物,并分別應(yīng)用了接觸型抗菌和釋放型抗菌兩種不同的抗菌策略,以期對(duì)植入體相關(guān)感染提供有效的防治手段。論文第一部分研究了接觸型抗菌模式,首先通過(guò)表面引發(fā)聚合(SI-ATRP)、開環(huán)反應(yīng)和季銨化反應(yīng)將新型季銨鹽抗菌劑PGDED-C6引入HA支架。改性后的HA-PGDED-C6支架表面有著很高的抗菌效果,但在這種方法需要較高的修飾程度,因而廣適性上存在問(wèn)題;同時(shí)改性支架HA-PGDED-C6有一定的細(xì)胞毒性。為了解決接觸型抗菌表面的不足之處,論文第二部分研究了長(zhǎng)效自適應(yīng)釋放型抗菌表面,可以“智能地”感應(yīng)到細(xì)菌并釋放藥物殺死細(xì)菌。通過(guò)SI-ATRP、開環(huán)反應(yīng)與席夫堿反應(yīng)將骨科臨床常用的抗生素藥物硫酸慶大霉素(GS)負(fù)載到支架表面,得到這種自適應(yīng)抗菌支架(HA-GS)。HA-GS上負(fù)載的GS可以實(shí)現(xiàn)細(xì)菌響應(yīng)性釋放-殺死細(xì)菌-停止釋放的按需釋放模式。在家兔股骨缺損模型中,HA-GS在植入前期展現(xiàn)了優(yōu)異的抗感染性能,在植入后期極大的修復(fù)了缺損部位。HA-GS在感染條件下也可以發(fā)揮優(yōu)異的骨修復(fù)的功能,有望解決臨床上反復(fù)性感染和遲發(fā)性感染的難題。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R318.08
【部分圖文】：

支架表面采用接枝量相對(duì)高的“ｇｒａｆｔｉｎｇ?ｆｒｏｍ”策略，通過(guò)多步表面修飾，最終將含??有季銨基團(tuán)的陽(yáng)離子聚合物的引入到支架表面。并對(duì)其體外抗菌效果體外生物相??容性進(jìn)行表征。具體實(shí)驗(yàn)步驟如圖２－１所示。首先在羥基磷灰石表面包覆一層聚??多巴胺（ＰＤＡ）并用ＢＩＢＢ處理表面在表面接入引發(fā)點(diǎn)，然后進(jìn)行表面引發(fā)ＡＴＲＰ??反應(yīng)獲得分子刷，最后通過(guò)開環(huán)和季銨化反應(yīng)將季銨鹽抗菌組分引入分子刷的側(cè)??鏈，完成抗菌表面修飾。??ＨＡ?ＨＡｒＢｒ?ＨＡ－ＰＧＭＡ?ＨＡｒＰＧＤＱ｝－Ｃｅ??？ｉ、Ｈ，，｜??ＰＣＭＡ?ＰＧＤＥＤ４Ｃ．??圖２－１多孔羥基磷灰石支架表面接觸型抗菌修飾示意圖??Ｆｉｇ．?２－１?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｏｆ?ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ??２．２實(shí)驗(yàn)部分??實(shí)驗(yàn)所用到的原料、試劑、儀器，以及實(shí)驗(yàn)步驟如下：??１４??

２．３結(jié)果與討論??２．３．１改性支架的微觀形貌和化學(xué)表征??如圖２－１所示，通過(guò)多步修飾將季銨鹽聚合物ＰＧＤＥＤ－Ｃ６引入到多孔羥基??磷灰石表面。為觀察季銨鹽聚合物的引入對(duì)支架表面形貌的影響，對(duì)支架進(jìn)行了??ＳＥＭ觀察。如圖２－２所示，多孔羥基磷灰石支架微觀上是由微米級(jí)的羥基磷灰石??顆粒堆積而成。在包覆上聚多巴胺并接入引發(fā)點(diǎn)之后，表面形貌沒(méi)有很大變化，??但原本光滑的羥基磷灰石顆粒變得略微粗糙。在引入聚合物ＰＧＭＡ后，可以明??顯看到基底表面被覆蓋，證明了表面引發(fā)聚合成功。表面形貌的顯著變化證明了??聚合物的引入。??ｗｍｍ??畫??圖２－２改性前后支架表面微觀形貌ＳＥＭ圖像??Ｆｉｇ．?２－２?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｉｓｔｉｎｅ?ａｎｄ?ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｓｃａｆｆｏｌｄｓ??為了進(jìn)一步表征改性后支架表面化學(xué)性質(zhì)，在用ＳＥＭ觀察同時(shí)用ＥＤＳ對(duì)表??面的元素組成進(jìn)行了分析。如表２－３所示，隨著改性進(jìn)行，支架表面Ｃ元素含量??趨向于增高

?＜０．１０?０．３９??表面聚合物的含量可以由ＴＧ測(cè)出，如圖２－３。由于支架本身是煅燒獲得，??所以幾乎沒(méi)有熱失重。在包覆上一層聚多巴胺后，支架有１．Ｐ／。的熱失重，而接??枝分子刷后，支架有約１５％的熱失重。這是由于分子刷具備有三維立構(gòu)結(jié)構(gòu)，因??此含量要遠(yuǎn)多于聚多巴胺的平面二維包覆。高含量的分子刷給后續(xù)的修飾提供了??充足的官能團(tuán)數(shù)量，為進(jìn)一步功能化打下了基礎(chǔ)。但隨著修飾進(jìn)行，聚合含量并??不是一直升高，其原因可能是聚多巴胺在極性有機(jī)溶劑中從基體脫離。最終得到??改性支架中的聚合物含量約為１８％。對(duì)于表面修飾來(lái)說(shuō)，因?yàn)樾揎棻痪窒拊诒砻妫??往往很難達(dá)到一個(gè)較高的修飾量。但通過(guò)在多孔支架表面的引發(fā)聚合，成功地引??入了高達(dá)１０％－２０％的聚合物，極大的增加了聚合物的修飾量，這得益于聚合物??刷自下而上的空間立體結(jié)構(gòu)。???Ｈ
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本文編號(hào)：2885740