介孔生物玻璃对银离子的装载、释放及抗菌性能研究

摘要

生物活性玻璃由于具有十分优异的生物活性,在组织修复和替代方面的应用日趋临床化,但是近年来的很多研究同时也表明,生物活性玻璃与人体组织接触时,在材料表面形成一层蛋白膜,而细菌很容易在这层蛋白膜上粘附,继而生长繁殖,引起植入部位发生严重感染,导致植入体的过早松动和脱落,致使治疗失败。因此,研究开发具有抗菌性能的生物活性玻璃,使治疗修复和预防感染合为一体,具有重要的医用价值。
　　 本文基于银离子的广谱杀菌作用和介孔生物活性玻璃在药物装载及释放领域的应用为基础,以三嵌段共聚物P123为模板剂,以TEOS、TEP、四水硝酸钙为无机前驱体,采用溶胶凝胶法三元共组装法制备介孔生物活性玻璃M58S,同时用KH550对制备的M58S进行表面胺基化改性。利用体外模拟实验研究了M58S和SM58S的体外生物活性。采用溶液离子交换法对改性的SM58S和M58S进行银离子装载,研究了硝酸银初始浓度、负载时间及负载温度与载银量的关系,同时研究了Ag-M58S和Ag-SM58S分别在去离子水和模拟体液SBF中的释放行为。在此基础上,采用冷冻干燥法将M58S、Ag-M58S、Ag-SM58S分别与丝素蛋白混合制成多孔丝素复合膜抗菌功能材料,并对他们的抗菌性能进行初步的比较研究。获得的主要结论如下:
　　 1.制备的M58S具有高度有序六方相三维孔道结构,介孔孔径分布非常狭窄,孔径均一,绝大多数集中在10nm左右,样品的比表面积SBET为269.54m2/g,介孔孔容为0.61cm3/g。M58S具有优异的沉积花瓣状羟基磷灰石的能力。
　　 2.用KH550成功对M58S进行了表面改性。改性剂与M58S是以化学键结合的,接枝率为2.89％左右。表面有机化改性不会影响其体外生物活性。
　　 3.M58S和SM58S的饱和载银量都很高,是理想的载体材料,SM58S比M58S具有更大的载银量。银的负载均匀性也很好。
　　 4.Ag-M58S和Ag-SM58S不论在去离子水还是在SBF介质中都有良好的缓释银离子的能力,在SBF中的缓释性能更加优异,为其长期有效得实现抗菌奠定了基础。
　　 5.M58S本身具有一定的抗菌性能,Ag-M58S和Ag-SM58S都具有很强的抑菌能力,同时具有长效持久的抑菌性。纯多孔丝素膜没有抗菌性能,M58S/SF具有微弱的抑菌性,Ag-M58S/SF与Ag-SM58S/SF均具有良好的抗菌性能,尤其Ag-SM58S/SF具有更加稳定持久高效的抗菌能力。