论文部分内容阅读
研究背景细菌粘附于材料表面是内植物感染的始动环节。因此,在材料表面构建抗菌涂层阻断细菌粘附是预防内植物感染的方向性策略。超疏水表面能抑制细菌粘附但不具备杀菌效果。而银抗菌谱广、热稳定性好、生物安全性高,但常规方法制备载银涂层存在释放速度快,抗菌有效期短等不足。本研究拟将抗菌性能优异的银引入超疏水表面构建,在提高超疏水表面抗菌性能同时抑制载银突释,实现持久抗菌目的。目的1.探讨TiO2纳米管作为纳米银载体释放规律及长期抗菌能力;2.探讨载银/TiO2纳米管表面修饰超疏水及抑制细菌粘附-杀灭细菌能力;3.探讨超疏水修饰对载银突释的抑制作用及释放规律影响。方法1.电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管载体层,通过修饰氟硅烷(PETS)制备超疏水表面,扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)、接触角仪(CA)等方法分析表面特征及浸润性,评估超疏水涂层对细菌粘附作用。2.脉冲电沉积法制备载纳米银/TiO2纳米管涂层,SEM、X射线能谱(XPS)等离子质谱仪(ICPMS)等评估表面特征及载银释放,并评估抗菌性能及生物相容性。3.在载纳米银/TiO2纳米管表面修饰PETS制备超疏水涂层,评估对细菌粘附的抑制作用及杀灭粘附细菌能力。通过ICPMS评估超疏水对载银突释抑制作用及对释放规律影响。通过动物试验,探讨纳米银超疏水涂层的抗菌效能。结果1.电化学阳极氧化法可制备出排列规则的TiO2纳米管载体层,管径80-100nm,管长200-400nm。在其表面修饰PETS制备超疏水涂层,接触角达168.2°,能明显抑制细菌粘附。2.脉冲电沉积法可将纳米级银(10-30nm)均匀分布TiO2纳米管表面及管内。而且以5-300、10-300、20-300样品银颗粒大小及分布最为均匀,表面含银比例分别为4.08At%、1.23At%、0.2At%。3.样品(5-300、10-300、20-300)银释放时间>14d,前3天由于表面银突释作用释放量较大,其后呈平稳释放状态。载银样品周围均能形成明显抑菌圈。4.载银样品(5-300、10-300、20-300)具有良好生物相容性,对成骨细胞增殖、分化及矿化能力未见明显影响,而且血液相容性良好。5.在5-300、10-300、20-300样品表面修饰PETS,其接触角分别达160.1°、161.6°、158.0°。载银超疏水表面能有效抑制细菌粘附并杀灭粘附细菌,对载银突释具有一定程度的抑制作用,使载银释放更加平稳。6.动物实验表明,相对于TiO2钛棒,载银钛棒、超疏水载银钛棒均能预防骨髓炎及术后感染。结论1.脉冲电沉积法可在TiO2纳米管表面及管内均匀沉积纳米级单质银颗粒。2.载纳米银/TiO2纳米管涂层能够持久释放,体外抗菌效果较好,而且具有良好的生物相容性。3.载银超疏水涂层具有抑制细菌粘附-表面抗菌双重功效。4.超疏水修饰对载银突释具有一定程度的抑制作用,使载银释放更加平稳。5.载银钛棒、载银超疏水钛棒均在一定程度预防内植物术后感染。