《鈦材表面pH回響性抗菌塗層的構築及生物學評價》是依託重慶大學，由劉鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鈦材表面pH回響性抗菌塗層的構築及生物學評價
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉鵬
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
通過表面修飾賦予鈦及鈦合金材料抗菌性能，對於解決其臨床術後感染問題具有重要意義。本項目旨在結合層層自組裝、電化學陽極氧化和藥物釋放技術，針對細菌感染的弱酸性環境，展開鈦材表面新型pH回響性抗菌塗層的研究。通過電化學陽極氧化在鈦材表面製備二氧化鈦納米管陣列，作為抗菌藥物的存儲器；進而利用層層自組裝技術在二氧化鈦納米管表面構築pH回響性聚電解質多層膜，作為抗菌藥物的封堵層；在細菌感染的弱酸性環境下，多層膜發生解組裝，實現納米管中藥物的可控釋放；從而在鈦材表面逐步建立起一個能夠對pH刺激進行智慧型回響的抗菌塗層。系統研究層層自組裝製備pH回響性多層膜的有效性，探尋抗菌藥物的釋放機制，評價該功能塗層的體外抗菌性和細胞相容性。本課題將為鈦基植入材料表面抗菌設計提供新思路，促進其在組織修復與再生領域的套用。
結題摘要
鈦及其合金材料由於具有良好的生物相容性和機械性能，現已廣泛用於骨科、牙植入體及整形外科等領域。儘管鈦基植入材料具有優良的性能，但其存在的細菌感染問題，往往會導致臨床植入手術失敗。本項目旨在結合層層自組裝、電化學陽極氧化和藥物釋放技術，針對細菌感染的弱酸性環境，展開鈦材表面新型pH回響性抗菌塗層的研究。研究中，嘗試通過表面改性方法，減少細菌粘附，同時促進成骨細胞在鈦材上的生長。利用層層自組裝（layer-by-layer, LBL）技術在鈦材表面製備了負載鋅離子（Zn2+）的殼聚糖（chitosan, Chi）/明膠（gelatin, Gel）的多層膜塗層。利用殼聚糖、明膠對Zn2+的絡合作用，將鋅離子裝載進多層膜內。該塗層能夠實現Zn2+的pH回響性釋放。實驗結果表明：含鋅的（殼聚糖/明膠）多層膜塗層在一定程度上能夠抑制細菌生長，體現出抗菌能力。含適量鋅離子的多層膜塗層提高了成骨細胞活力和鹼性磷酸酶活性，促進了細胞在材料表面的粘附。進一步，將層層自組裝技術與電化學陽極氧化技術相結合，在鈦材表面製備了負載抗菌藥物的功能塗層。利用電化學陽極氧化的方法，在鈦材表面製備了二氧化鈦納米管（TiO2 nanotubes, TNT）陣列。進一步，以TNT為儲存器，實現了慶大黴素/納米銀的裝載。利用LBL技術，在TNT陣列修飾的鈦材表面構築了殼聚糖和雙醛海藻酸鈉的多層膜結構，實現對抗菌藥物的封裝。利用殼聚糖和雙醛海藻酸鈉之間形成的席夫鹼，構築pH 回響性聚電解質多層膜，實現抗菌藥物的可控釋放。載藥塗層能夠抑制細菌的生長，提高鈦材的抗菌能力，同時具有良好的細胞相容性。通過表面修飾賦予鈦及鈦合金材料抗菌性，對於解決其臨床骨術後感染問題具有重要意義。本研究將為鈦基植入材料表面改性提供新思路，促進其在組織修復與再生領域的套用。
