过硫酸铵和高锰酸钾处理对医用金属材料生物相容性的影响

摘要

目前用于制备血液接触器械的材料普遍存在着抗凝血性不足的问题，改善血液接触材料的抗凝血性具有重大的医用价值和实际临床意义此外，对于心血管支架、瓣膜等植入器械而言，在要求材料需要良好的抗凝血性的基础上，还要求同时具有良好的细胞相容性和组织相容性。
　　本课题组曾发现TiO2光催化氧化产生的活性氧自由基(ROS)能够改善材料表面的抗凝血性，在此基础上，本论文分别用过硫酸铵(APS)与高锰酸钾(KMnO4)两个ROS发生体系对包括硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、不锈钢(SS)，钛(Ti)等多种材料进行ROS处理，并研究处理工艺对材料血液相容性的影响以及ROS处理对材料组织相容性的影响。
　　本论文分为两个部分，第一部分为探究APS处理对硅、不锈钢箔和钛箔表面性能的影响，结果表明:
　　1.APS处理可以有效改善Si、SS、Ti等材料的抗凝血性。APS(D)、APS(D-UV)、APS(S-UV)三种处理方式下，对材料抗凝血性改善随处理时间延长和APS浓度增加而提升。在APS浓度和处理时间相同条件下，对材料抗凝血性的改善能力:APS(D-UV)≈APS(S-UV)＞APS(D)，APS(D-UV)处理有利于Si、Ti表面内皮细胞的生长和增殖，不利于SS上内皮细胞的粘附和增殖。APS对各种材料上巨噬细胞行为无明显影响。
　　2.利用APS(M-UV)处理获得了纤维蛋白原和血小板的微图形。
　　本论文第二部分主要探索高锰酸钾氧化法对包括Si、SiO2、SS、Ti在内的多种材料的血液相容性和细胞相容性的影响，结果表明:
　　1.在使用KMnO4(D)、KMnO4(S-UV)、KMnO4(D-UV)三种处理方式时，极低浓度的高锰酸钾(0.01％wt)就能够改善硅和二氧化硅等材料的抗凝血性，在低浓度的KMnO4(0.01％-0.62％)处理材料时，相同处理时间内，对材料抗凝血性改性能力:KMnO4(D-UV)＞KMnO4(S-UV)＞KMnO4(D)。而使用高浓度KMnO4溶液(5％-10％)处理时，三种处理方法无明显差异，均可以获得极好的抗凝血性。
　　2.利用KMnO4(D)处理能够改善Si、TiO2、SS上内皮细胞的生长与增殖。
　　3.图形化KMnO4(D)改性SiO2能够调控血小板粘附行为和内皮细胞进行选择性吸附，形成细胞图形。其中血小板选择性吸附于未处理区域，而内皮细胞则与之相反，选择性吸附于处理区域。相较于APS处理而言，KMnO4处理，尤其是KMnO4(D)处理方法，具有操作更加简便（无需紫外辐照）、可选用用溶液浓度范围广、不但能改善材料抗凝血性还可以提高材料内皮细胞亲和力、改性效果稳定等优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 材料与血液接触导致的凝血

1．2．1 材料与血液接触的凝血途径

1．2．2 影响材料抗凝血性的主要因素

1．3 高级氧化法

1．3．1 TiO2光催化氧化法

1．3．2 过硫酸盐氧化法

1．3．3 过硫酸盐的反应条件研究

1．3．4 高锰酸钾氧化法

1．4 过硫酸铵和高锰酸钾处理可能对材料性能的影响

1．4．1 过硫酸铵和高锰酸钾可能引起材料物化性质的变化

1．4．2 过硫酸铵和高锰酸钾可能对材料生物相容性的影响

1．5 本课题的研究意义、目标内容以及技术路线

1．5．1 本课题的研究意义及目的

1．5．2 本课题的研究内容

1．5．3 本课题的技术路线

第2章 过硫酸铵处理对材料血液相容性的影响

2．1 引言

2．2 实验方法与内容

2．2．1 材料与设备

2．2．2 样品制备方法

2．2．3 材料学表征

2．2．4 血液相容性评价

2．2．5 组织相容性评价

2．2．6 数据统计分析方法

2．3 结果与分析

2．3．1 样品表面材料学表征

2．3．2 血小板粘附实验结果

2．3．3 静态全血粘附实验结果

2．3．4 浓度和处理方式对血小板粘附的影响

2．3．5 APS(S-UV)处理中紫外辐照时间对样品表面性能的影响

2．3．6 图形化调控纤维蛋白原吸附实验结果

2．3．7 图形化调控血小板粘附、纤维蛋白原共吸附实验结果

2．3．8 内皮细胞培养实验结果

2．3．9 巨噬细胞培养实验结果

2．3．10 皮下植入实验结果

2．3．11 血管内植入实验结果

2．4 讨论

2．5 本章小结

第3章 高锰酸钾处理对材料血液相容性的影响

3．1 引言

3．2 实验内容与方法

3．2．1 材料与设备

3．2．2 样品制备

3．2．3 材料学表征

3．2．4 血液相容性评价

3．2．5 组织相容性评价

3．2．6 数据统计分析方法

3．3 结果分析

3．3．1 水接触角测试结果

3．3．2 图形化调控血小板粘附实验结果分析

3．3．3 高锰酸钾溶液浓度和处理方式对血小板粘附的影响

3．3．4 内皮细胞的种植与培养结果

3．3．5 图形化调控内皮细胞生长行为的实验结果

3．4 讨论

3．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文