二氧化鈦納米管材料成骨及抗菌實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周圍感染是人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后災(zāi)難性的并發(fā)癥，已經(jīng)感染的人工關(guān)節(jié)及生物膜沒有特殊有效的治療方法，因此感染的預(yù)防非常重要。鈦納米管材料由于其納米級的細(xì)微結(jié)構(gòu)和規(guī)則的空間構(gòu)造，具有優(yōu)良的生物相容性同時(shí)也是天然的載藥系統(tǒng)。因而通過鈦合金內(nèi)置物納米管表面負(fù)載抗菌藥物，可成為促進(jìn)成骨長入，預(yù)防假體細(xì)菌粘附生長的有效方法，并可為預(yù)防治療假體周圍松動(dòng)感染提供新的思路和選擇。
　　 目的:首先通過電化學(xué)陽極氧化法制備出二氧化鈦納

2、米管涂層并進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和電鏡觀察，控制不同的制備條件下制備不同納米管孔徑的材料并比較其結(jié)構(gòu)特性。然后在鈦納米管材料表面進(jìn)行骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的培養(yǎng)，觀察其粘附，生長和分化的活性，并在不同的納米結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行比較，探討納米管結(jié)構(gòu)對成骨細(xì)胞的作用。而后在已制備的鈦納米管材料表面負(fù)載慶大霉素，進(jìn)行載藥和釋藥的研究，分別在體外和體內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察載藥鈦納米管材料對金葡菌的抑菌作用。
　　 方法:
　　 1.在氫氟酸和中性氟化物溶液中分

3、別用電化學(xué)陽極氧化法制備鈦納米管材料。應(yīng)用X射線能譜分析其表面元素，X射線衍射儀分析其晶體結(jié)構(gòu)，電鏡下觀察和測量其結(jié)構(gòu)特征，測量表面接觸角和表面粗糙度?？刂撇煌碾妷褐苽洳煌{米孔徑的鈦納米管材料。
　　 2.在鈦納米管材料表面培養(yǎng)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，應(yīng)用MTT法觀察其活性，熒光顯微鏡及電鏡觀察其形態(tài)，觀察其粘附生長和分化情況。并與純鈦表面進(jìn)行比較。尤其在不同孔徑的鈦納米管材料表面進(jìn)行干細(xì)胞的培養(yǎng)，觀察其粘附和分化能力，分析其與鈦

4、納米管表面結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系。
　　 3.應(yīng)用負(fù)壓吸附法在鈦納米管材料表面負(fù)載慶大霉素，計(jì)算其藥物負(fù)載率。通過高分子聚合物覆蓋，觀察其對藥物釋放曲線的影響。在體外實(shí)驗(yàn)中，比較載藥和未載藥的鈦納米管材料表面的金葡菌的粘附生長情況，并同樣進(jìn)行成骨細(xì)胞培養(yǎng)觀察載藥是否會對鈦納米管的促成骨作用產(chǎn)生影響。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，通過在小鼠雙下肢的對照實(shí)驗(yàn)，比較載慶大霉素納米管材料在體內(nèi)對金葡菌的抑制作用。
　　 結(jié)果:1.應(yīng)用電化學(xué)陽極氧化法制

5、備出鈦納米管材料，其在400℃熱處理后主要為銳鈦礦型，電鏡下觀察到其完整的納米管形成的過程。控制不同的恒定電壓可制備出不同孔徑（隨電壓遞增）的納米管材料。
　　 2.鈦納米管材料表面較純鈦對骨髓間充質(zhì)細(xì)胞有顯著的促進(jìn)粘附，生長和分化的作用，不同孔徑的鈦納米管材料表面對間充質(zhì)干細(xì)胞的作用有所不同，管徑小時(shí)促進(jìn)其粘附和生長，管徑大時(shí)干細(xì)胞形態(tài)變長，分化成骨能力增強(qiáng)。
　　 3.鈦納米材料表面可有效負(fù)載慶大霉素，其釋藥曲線存在

6、爆發(fā)性釋放，在其表面覆蓋高分子聚合物可有效延長其釋放時(shí)間。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)載藥鈦納米管材料可有效抑制金葡菌生長，并同時(shí)仍有促成骨作用。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中載藥鈦納米管可有效預(yù)防小鼠肢體感染。
　　 結(jié)論:1.電化學(xué)陽極氧化法可簡單有效制備鈦納米管材料，并可控制其表面結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 2.鈦納米材料表面與成骨細(xì)胞系列有優(yōu)良的生物相容性，促進(jìn)材料表面成骨加強(qiáng)內(nèi)植物骨融合穩(wěn)定性。
　　 3.鈦納米管材料表面可有效吸附抗菌藥物，并具有