醫(yī)用鈦合金表面聚合陽離子納米薄膜的制備及其抗菌性能的初步實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、一、研究目的
　　純鈦及鈦合金具有低彈性模量、耐腐蝕性、良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)而被作為脊柱外科常用的內(nèi)固定材料，但是鈦基金屬作為一種惰性生物材料，植入人體后，本身并不具備抗菌屬性，反而會誘使菌斑的堆積，易被周圍組織形成纖維膜包繞，細(xì)菌生物膜可以定植在纖維膜中而免于被殺滅，使得植入物相關(guān)感染成為脊柱內(nèi)固定術(shù)后災(zāi)難性的并發(fā)癥。研究發(fā)現(xiàn)，聚合陽離子能夠穿透細(xì)菌細(xì)胞膜而使細(xì)胞內(nèi)容物外泄產(chǎn)生死亡而具有抗菌性。本研究旨在通過低溫等離子體聚合技

2、術(shù)及層層自組裝技術(shù)對鈦合金表面改性，使其表面獲得多層聚合陽離子納米薄膜，并探討其表征及體外抗菌性及細(xì)胞毒性，為進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提供理論依據(jù)。
　　二、研究方法
　?。ㄒ唬┾伜辖鸩牧媳砻婢酆详栯x子納米薄膜的制備
　　以鈦合金棒為底物，通過低溫等離子體聚合技術(shù)，使烯丙胺單體在底物表面引發(fā)聚合，引入氨基，獲得一層聚合陽離子薄膜;再通過層層自組裝法，將底物交替置于聚苯乙烯磺酸鈉及聚烯丙胺鹽酸鹽溶液中，分別組裝5次、10次及15

3、次，獲得相應(yīng)的聚合陰陽離子交替的納米薄膜。
　?。ǘ┾伜辖鸩牧媳砻婢酆详栯x子納米薄膜的表征研究
　　分別對對照組、低溫等離子體聚合技術(shù)處理后的樣品、層層自組裝法分別處理5次、10次及15次的樣品行掃描電子顯微鏡觀察表面形貌，X射線能譜分析其表面元素，原子力顯微鏡觀察表面三維形貌及薄膜厚度，X射線光電子能譜儀分析表面成分含量，水接觸角測量儀分析表面親水性。
　　（三）聚合陽離子納米薄膜體外抗菌實(shí)驗(yàn)及細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)研究

4、r>　　采取浸漬貼片法測量對照組、低溫等離子體聚合技術(shù)處理后的樣品、層層自組裝法分別組裝5次、10次、15次的樣品對金黃色葡萄球菌及大腸桿菌的抑菌率，評價(jià)其抗菌效果;采用CCK-8法測量五組樣品對MC3T3-E1細(xì)胞的生長抑制率，評價(jià)其細(xì)胞毒性。
　　三、研究結(jié)果
　　（一）鈦合金材料表面聚合陽離子納米薄膜的表征研究
　　由SEM、EDS、XPS、AFM及水接觸角結(jié)果顯示，經(jīng)Plasma方法處理后，鈦合金棒表面成功沉積

5、下烯丙胺單體聚合成的陽離子聚合物，N元素被成功引入到底物表面，可見散在分布的球狀顆粒，三維形貌見表面粗糙不平，聚合陽離子薄膜厚度為7nm左右，水接觸角由對照組的101±3°下降為23±7°，親水性大大提高;而隨著LBL組裝次數(shù)的增加，鈦合金棒表面形成均勻、有序、立體、吸附緊密的陰陽離子層，聚合陽離子團(tuán)分布規(guī)整，且薄膜厚度隨組裝次數(shù)均勻遞增，組裝15次后高度達(dá)76nm左右，S元素在PSS開始組裝時(shí)出現(xiàn)，含量隨組裝次數(shù)的增加而呈線性增長，層

6、層自組裝5次、10次、15次的水接觸角分別為79±5°、88±5°、90±3°。
　　（二）聚合陽離子納米薄膜體外抗菌實(shí)驗(yàn)及細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)研究
　　對照組、低溫等離子體聚合技術(shù)處理后的樣品、層層自組裝法分別處理5次、10次及15次的樣品對金黃色葡萄球菌的抑菌率為0％、57.72％、64.22％、77.68％、70.99％，對大腸桿菌的抑菌率為0.00％、76.08％、68.26％、89.13％、95.22％，不同處理方法造成的

7、細(xì)菌抑制率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.001)。CCK-8法測得的五組樣品的MC3T3-E1細(xì)胞的生長抑制率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，細(xì)胞毒性評價(jià)介于0-1級，具有輕微的細(xì)胞毒性。
　　四、結(jié)論
　?。ㄒ唬┩ㄟ^低溫等離子體聚合技術(shù)及層層自組裝技術(shù)，在鈦合金棒表面成功制備出均勻、有序、穩(wěn)定的聚合陽離子納米薄膜。
　?。ǘ┑蜏氐入x子體聚合技術(shù)及層層自組裝技術(shù)在鈦棒表面構(gòu)建的聚合陽離子納米薄膜對金黃色葡萄球菌及大