涤纶人工心脏瓣膜缝合环抗菌性表面改性及机理研究

摘要

本文的研究是将具有抗菌性质的壳聚糖分子通过共价键固定在人工心脏瓣膜缝合环材料—涤纶表面。改性方法是分阶段多层次运用多种表面改性技术：第一步为PET表面-OOH(过氧基团)的引入，采用了氩气等离子体处理、过氧化氢室温浸泡以及紫外引发过氧化氢浸泡三种方法。第二步为PET表面丙烯酸的接枝聚合，采用了丙烯酸溶液水浴浸泡和紫外辐照丙烯酸溶液两种方法。第三步为在缩合剂1-乙基-3-二甲基酰氨基醛碳二亚胺(WSC)作用下，通过-COOH和-NH2的偶合作用固定壳聚糖大分子。　　通过研究等离子体放电功率、气体种类以及气体流量对涤纶表面产生的活性基团-OOH密度的影响，结果为等离子体辉光放电气体为氩气，气体流量为50ml/min和放电功率为50W时，改性表面的亲水性最好，表明此时涤纶表面活性基团的密度最大。　　采用X射线光电子能谱(XPS)分析表面的组成，衰减全反射傅立叶红外光谱分析材料表面官能团。XPS分析结果表明Ar等离子引发+400W紫外辐照丙烯酸接枝聚合+WSC化学固定壳聚糖和H2O2浸泡+400W紫外辐照丙烯酸接枝聚合+WSC化学固定壳聚糖这两组工艺能有效地在PET表面固定上了壳聚糖大分子，前者工艺得到的改性样品的表面壳聚糖分子接枝量大于后者。　　采用平板菌落计数法动态测定细菌在材料表面的粘附情况，结果表明：细菌在材料表面的粘附与细菌的生长周期一样，呈现动态变化，在培养时间为18h时有一个极大值，比较该时间点下表皮葡萄球菌(SE)对改性前后PET表面的粘附量，结果为采用Ar等离子引发+400W紫外辐照丙烯酸接枝聚合+WSC化学固定壳聚糖的工艺所制得的样品表面细菌粘附量与未改性PET比较，降低了34.5﹪。　　本论文的研究工作得到了国家自然科学基金资助项目(50203011)和西南交通大学校基金项目(2002B02)的资助。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1生物医用材料与生物医用高分子材料

1.2植入人造器官与“以生物医用材料为中心的感染”(Biomaterial Centered Infect ion,BCI)

1.3生物医用材料抗细菌粘附表面的构建方法

1.4涤纶材料抗细菌粘附表面改性研究进展

1.5生物材料的抗凝血性

1.6壳聚糖(Chitosan)的结构及其性能

1.7本课题的研究目的和意义

第二章实验设计与原理

2.1实验方案的设计及原理简述

2.2实验材料及药品

2.3实验仪器

2.4材料表面成分表征

2.4.1 XPS分析

2.4.2 ATR-FTIR分析

2.5静态接触角与表面能

2.6细菌粘附试验

2.6.1细菌的复苏、培养与纯化

2.6.2菌液浓度的测定方法

2.6.3细菌粘附实验操作流程

2.6.4细菌表面自由能的计算

2.6.5细菌生长曲线的测定与比浊法

2.7血小板粘附试验

第三章实验方案及工艺优化

3.1等离子体引发接枝聚合的实验工艺参数优化

3.2过氧化氢溶液浸泡+紫外辐照引发方法的工艺参数优化

3.3室温过氧化氢浸泡引发方法的工艺参数优化

3.4工艺参数的确定

3.5本章小结

第四章材料表面组成表征

4.1 XPS光电子能谱分析

4.2 ATR-FTIR分析

4.3本章小结

第五章细菌粘附评价及抗菌机理研究

5.1细菌与材料表面的粘附自由能

5.2细菌培养时间的确定

5.3细菌粘附实验

5.4细菌以及材料在PH=7时的zeta电位分析

5.5改性材料抗细菌粘附机理讨论

5.6本章小结

第六章血小板粘附试验及抗凝血机理初探

6.1体外血小板粘附试验结果

6.2改性材料抗凝血机理的初步探讨

6.3本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文