鈦表面載金屬離子多功能復(fù)合涂層的制備及性能研究
發(fā)布時間:2021-11-09 09:39
[研究背景和目的]隨著鈦材料骨整合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),鈦及鈦合金作為植入材料在生物醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越為普遍。然而,鈦本身屬于惰性金屬,在一些條件欠佳的情況下(患者抵抗力低下、損傷為開放性、機(jī)體患有系統(tǒng)性疾病等),其應(yīng)用仍然面臨著兩個不可忽視的挑戰(zhàn):細(xì)菌感染和骨結(jié)合的不足。當(dāng)材料植入組織內(nèi)時,周圍的細(xì)胞會粘附在材料表面并發(fā)生增殖和成骨分化,但如果此時周圍微環(huán)境內(nèi)有細(xì)菌存在,細(xì)菌就會和細(xì)胞競爭粘附有限的材料表面,從而影響細(xì)胞的成骨活動,最終影響骨生成及骨結(jié)合的形成,所以嚴(yán)格的控制細(xì)菌感染對形成骨結(jié)合至關(guān)重要。此外,植體周圍同時需要充足的新生血管網(wǎng)絡(luò)給細(xì)胞提供氧氣和營養(yǎng)物質(zhì),讓細(xì)胞生長、增殖從而促進(jìn)骨再生并形成骨結(jié)合。為了得到理想的鈦生物材料,大量研究期望通過表面的結(jié)構(gòu)和化學(xué)改性來賦予其抗菌性能、促血管化性能以及促成骨性能。在本課題組前期的研究中,通過簡便的一步法電沉積技術(shù)成功地制備了殼聚糖/明膠(chitosan/gelatin,CSG)涂層,并證實(shí)了這種三維多孔的涂層具有優(yōu)良的機(jī)械力學(xué)特性、可降解性、生物相容性和促進(jìn)骨結(jié)合性能。此外這種有機(jī)涂層還能作為載體,載入其他具有生物學(xué)作用的活性分子...
【文章來源】:武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:116 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1.2不同涂層在新制時和干燥后的形貌??
實(shí)驗(yàn)結(jié)果??2.1?TEM觀察涂層制備過程中形成的結(jié)構(gòu)??如圖2.1所示,所有組別的新制涂層中均可見散在分布的納米級顆粒樣結(jié)構(gòu),??仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn),這些納米結(jié)構(gòu)是由一些粒徑更小的納米顆粒聚集在一起而形??成的。??(1)???"錢(2)?一?,??*?*?.??:??5?*?*??<?%?■*?鴿?k?'兮??*?*????圖2_1?新制涂層的TEM形貌:(1)?CSG;?(2)Cu?丨;⑶?Cu?n;?(4)?Cu?III;?(5)Cu?IV??Figure?2.1?TEM?images?of?the?freshly?made?coatings:?(1)?CSG;?(2)?Cu?I;?(3)?Cu?II;??(4)?Cu?III;?(5)?Cu?IV.??2.2表面形貌表征??由于殼聚糖自帶熒光,因此不需對樣品進(jìn)行另外染色便可在熒光顯微鏡下觀??察涂層的形貌。根據(jù)圖2.2可知,涂層的熒光形貌與宏觀表面形貌基本一致。新??制的涂層在熒光顯微鏡下呈藍(lán)色,隨著銅濃度的升高,涂層的顏色逐漸變紫。所??有組別的涂層均表現(xiàn)為均勻的多孔結(jié)構(gòu),孔徑大小在20-300?pm之間,其中Cu?IV??組的孔徑大小較其他組更加均一。??掃描電鏡展示了涂層更微觀的結(jié)構(gòu)。在低倍電鏡下,CSG涂層表面較光滑,??無明顯可見顆粒
FESEM.??2.3能譜分析伩分析涂層內(nèi)元素組成??EDS結(jié)果(圖2.3)證實(shí)了CuII-IV組涂層中銅離子的存在,并且銅元素的相??對含量是從Cu?II組到Cu?IV組逐漸上升的。分析結(jié)果顯示四個實(shí)驗(yàn)組中銅的重量??百分比分別為0.29%、0.32%、0.81%、4.59%,原子數(shù)百分含量分別為0.06%、0.08°/〇、??0.18%、1.03%。Cul組的EDS掃描圖譜中沒有出現(xiàn)銅元素的峰,這個現(xiàn)象很可能??是因?yàn)檫@組涂層中銅元素的含量太低導(dǎo)致的,同時,對照組CSG的涂層中也沒有??出現(xiàn)銅元素的峰。所有涂層結(jié)果中均可見Ti、C、0、C1元素的峰。??24??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Review on Zinc Oxide Nanoparticles: Antibacterial Activity and Toxicity Mechanism[J]. Amna Sirelkhatim,Shahrom Mahmud,Azman Seeni,Noor Haida Mohamad Kaus,Ling Chuo Ann,Siti Khadijah Mohd Bakhori,Habsah Hasan,Dasmawati Mohamad. Nano-Micro Letters. 2015(03)
[2]硅與人體健康[J]. 吳茂江. 微量元素與健康研究. 2012(02)
[3]建立大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞穩(wěn)定分離培養(yǎng)體系與鑒定[J]. 楊麗,張榮華,謝厚杰,蔡宇,黃豐. 中國組織工程研究與臨床康復(fù). 2009(06)
[4]鎂合金AZ31腐蝕性能研究[J]. 況軍,李剛,郝勝智,相珺,邱星武,邱玲. 兵器材料科學(xué)與工程. 2009(01)
[5]錳與人體健康[J]. 楊心樂,王桂蘭,張忠誠. 醫(yī)學(xué)綜述. 2006(18)
本文編號:3485086
【文章來源】:武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:116 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1.2不同涂層在新制時和干燥后的形貌??
實(shí)驗(yàn)結(jié)果??2.1?TEM觀察涂層制備過程中形成的結(jié)構(gòu)??如圖2.1所示,所有組別的新制涂層中均可見散在分布的納米級顆粒樣結(jié)構(gòu),??仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn),這些納米結(jié)構(gòu)是由一些粒徑更小的納米顆粒聚集在一起而形??成的。??(1)???"錢(2)?一?,??*?*?.??:??5?*?*??<?%?■*?鴿?k?'兮??*?*????圖2_1?新制涂層的TEM形貌:(1)?CSG;?(2)Cu?丨;⑶?Cu?n;?(4)?Cu?III;?(5)Cu?IV??Figure?2.1?TEM?images?of?the?freshly?made?coatings:?(1)?CSG;?(2)?Cu?I;?(3)?Cu?II;??(4)?Cu?III;?(5)?Cu?IV.??2.2表面形貌表征??由于殼聚糖自帶熒光,因此不需對樣品進(jìn)行另外染色便可在熒光顯微鏡下觀??察涂層的形貌。根據(jù)圖2.2可知,涂層的熒光形貌與宏觀表面形貌基本一致。新??制的涂層在熒光顯微鏡下呈藍(lán)色,隨著銅濃度的升高,涂層的顏色逐漸變紫。所??有組別的涂層均表現(xiàn)為均勻的多孔結(jié)構(gòu),孔徑大小在20-300?pm之間,其中Cu?IV??組的孔徑大小較其他組更加均一。??掃描電鏡展示了涂層更微觀的結(jié)構(gòu)。在低倍電鏡下,CSG涂層表面較光滑,??無明顯可見顆粒
FESEM.??2.3能譜分析伩分析涂層內(nèi)元素組成??EDS結(jié)果(圖2.3)證實(shí)了CuII-IV組涂層中銅離子的存在,并且銅元素的相??對含量是從Cu?II組到Cu?IV組逐漸上升的。分析結(jié)果顯示四個實(shí)驗(yàn)組中銅的重量??百分比分別為0.29%、0.32%、0.81%、4.59%,原子數(shù)百分含量分別為0.06%、0.08°/〇、??0.18%、1.03%。Cul組的EDS掃描圖譜中沒有出現(xiàn)銅元素的峰,這個現(xiàn)象很可能??是因?yàn)檫@組涂層中銅元素的含量太低導(dǎo)致的,同時,對照組CSG的涂層中也沒有??出現(xiàn)銅元素的峰。所有涂層結(jié)果中均可見Ti、C、0、C1元素的峰。??24??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Review on Zinc Oxide Nanoparticles: Antibacterial Activity and Toxicity Mechanism[J]. Amna Sirelkhatim,Shahrom Mahmud,Azman Seeni,Noor Haida Mohamad Kaus,Ling Chuo Ann,Siti Khadijah Mohd Bakhori,Habsah Hasan,Dasmawati Mohamad. Nano-Micro Letters. 2015(03)
[2]硅與人體健康[J]. 吳茂江. 微量元素與健康研究. 2012(02)
[3]建立大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞穩(wěn)定分離培養(yǎng)體系與鑒定[J]. 楊麗,張榮華,謝厚杰,蔡宇,黃豐. 中國組織工程研究與臨床康復(fù). 2009(06)
[4]鎂合金AZ31腐蝕性能研究[J]. 況軍,李剛,郝勝智,相珺,邱星武,邱玲. 兵器材料科學(xué)與工程. 2009(01)
[5]錳與人體健康[J]. 楊心樂,王桂蘭,張忠誠. 醫(yī)學(xué)綜述. 2006(18)
本文編號:3485086
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