多孔羟基磷灰石支架抗菌表面功能化

摘要

植入体相关感染有着很高的临床发生率，可能影响病人术后的恢复，造成植入手术失败。而细菌往往需要粘附在植入体表面进行繁殖，因此对植入体表面进行抗菌功能化能有效防止感染发生。目前，能广泛地被应用于各类植入物的抗菌表面功能化策略较为缺乏，此外，尚无可以有针对性地预防植入物反复性感染与迟发性感染的抗菌功能化表面。因此设计一种高效持久的植入物抗菌功能化方法有着重要意义。本论文以多孔羟基磷灰石(HA)支架为代表性植入物，并分别应用了接触型抗菌和释放型抗菌两种不同的抗菌策略，以期对植入体相关感染提供有效的防治手段。
　　论文第一部分研究了接触型抗菌模式，首先通过表面引发聚合（SI-ATRP）、开环反应和季铵化反应将新型季铵盐抗菌剂PGDED-C6引入HA支架。改性后的HA-PGDED-C6支架表面有着很高的抗菌效果，但在这种方法需要较高的修饰程度，因而广适性上存在问题;同时改性支架HA-PGDED-C6有一定的细胞毒性。
　　为了解决接触型抗菌表面的不足之处，论文第二部分研究了长效自适应释放型抗菌表面，可以“智能地”感应到细菌并释放药物杀死细菌。通过SI-ATRP、开环反应与席夫碱反应将骨科临床常用的抗生素药物硫酸庆大霉素(GS)负载到支架表面，得到这种自适应抗菌支架(HA-GS)。HA-GS上负载的GS可以实现细菌响应性释放-杀死细菌-停止释放的按需释放模式。在家兔股骨缺损模型中，HA-GS在植入前期展现了优异的抗感染性能，在植入后期极大的修复了缺损部位。HA-GS在感染条件下也可以发挥优异的骨修复的功能，有望解决临床上反复性感染和迟发性感染的难题。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 骨组织工程

1．1．1 骨组织工程学科研究内容

1．1．2 骨组织工程支架

1．2 羟基磷灰石生物支架材料

1．2．1 羟基磷灰石支架的结构

1．2．2 羟基磷灰石支架的制备

1．2．3 植入相关感染

1．3 支架材料表面抗菌功能化

1．3．1 材料表面抗菌功能化方法

1．3．2 生物材料支架表面抗菌功能化几种策略与研究进展

1．4 本课题研究目的和研究内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

第二章 多孔羟基磷灰石支架接触型抗菌表面功能化

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料和仪器

2．2．2 多孔羟基磷灰石支架(HA)的预处理

2．2．3 表面固定ATRP引发点的羟基磷灰石支架(HA-Br)的制备

2．2．4 表面接枝PGMA分子刷的羟基磷灰石支架(HA-PGMA)的制备

2．2．6 改性支架HA-PGDED-C6的理化性质表征

2．2．8 改性支架HA-PGDED-C6的体外细胞毒性表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 改性支架的微观形貌和化学表征

2．3．2 改性支架的体外生物功能评价

2．3．3 本课题的问题与后续方案的调整

2．4 本章小结

第三章 多孔羟基磷灰石支架长效自适应释放型抗菌表面功能化

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料和仪器

3．2．2 表面固定引发点的羟基磷灰石支架(HA-Br)的制备

3．2．5 表面醛基功能化的羟基磷灰石支架(HA-GA)的制备

3．2．8 改性支架HA-GS药物负载定量研究

3．2．10 改性支架HA-GS体外抗菌性能研究

3．2．11 改性支架HA-GS体外生物相容性研究

3．2．12 动物实验分组与手术步骤

3．2．13 动物实验生化指标测定

3．2．14 标本的高分辨mirco-CT扫描分析

3．2．15 标本的组织学分析

3．2．16 实验数据的统计学分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 HA-GS表面修饰化学表征

3．3．2 HA-GS支架药物的负载与释放

3．3．3 HA-GS支架的体外抗菌性能与其自适应抗菌机理的研究

3．3．4 HA-GS支架的体外生物相容性研究

3．3．5 HA-GS2支架的体内抗感染性能研究

3．3．6 HA-GS2支架的体内骨组织修复性能的影像学研究

3．3．7 HA-GS2支架的体内抗感染与成骨能力的组织学研究

3．4 本章小结

第四章 全文总结

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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