摘要
钛金属因其优良的机械性能和生物相容性，成为医用种植体的首选材料。但由于钛表面致密的氧化层使得材料呈现出生物惰性，并且钛金属表面不具备抗菌性能，可能会造成细菌感染导致的种植治疗失败。针对上述问题，本文采用电化学逐层沉积的方式，制备了壳聚糖以及壳聚糖衍生物的生物基复合涂层，拟提高钛金属种植体生物活性和持续抗菌能力。 本论文通过环氧丙基三甲基氯化铵对壳聚糖进行季铵盐取代，制备了高溶解性和对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果的壳聚糖季铵盐。本论文采用聚丙烯酸对钛金属表面进行预处理，通过电化学沉积的方式逐层沉积壳聚糖、透明质酸和壳聚糖季铵盐，得到壳聚糖/透明质酸/壳聚糖季铵盐复合涂层，并采用戊二醛对复合涂层进行交联处理。本论文采用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射光谱（XRD）和X射线光电子能谱分析（XPS）等对壳聚糖/透明质酸/壳聚糖季铵盐复合涂层的结构进行测试表征。测试结果表明，通过优选逐层电化学沉积过程中电解液浓度、沉积电压等工艺参数,可得到表面较为光滑平整、无分层且厚度约为2μm的复合涂层。聚丙烯酸的修饰有利于后续的电化学沉积，而基于静电相互作用和氢键等相互作用，壳聚糖层和透明质酸层以及壳聚糖季铵盐层之间形成了良好的界面结合。 通过涂布计数法测试了复合涂层的抗菌性能，对复合涂层表面的接触角、吸水率和壳聚糖季铵盐的持续释放性等进行表征。测试结果表明，壳聚糖季铵盐作为复合涂层外层时对金黄色葡萄球菌抗菌效果显著，其接触角约为25°±1.42°，具有良好的亲水性。复合涂层具有良好的抗细菌粘附和壳聚糖季铵盐接触杀菌协同作用。复合涂层经过戊二醛交联处理后，稳定性增加，吸水率约为137.4±2.4%，涂层无膨胀或脱落现象，72h的壳聚糖季铵盐的释放率仅为32.8%，释放速度缓慢。 本论文将电化学沉积有壳聚糖/透明质酸的复合涂层作为载药系统，将硫酸庆大霉素通过吸附的方式附着在复合涂层中，继而电化学沉积壳聚糖季铵盐层，形成夹层负载有硫酸庆大霉素的复合涂层。论文探究了硫酸庆大霉素与壳聚糖/透明质酸复合涂层以及与最外层壳聚糖季铵盐之间的界面相互用。硫酸庆大霉素与透明质酸可通过氢键等相互作用形成良好的键合，而表层的壳聚糖季铵盐则起到封装的作用。采用抑菌圈法测试了复合涂层的抗菌性能，并对其表面润湿性、吸水率和持续释放性等进行了表征。负载有硫酸庆大霉素的复合涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为15mm和20mm，抗菌效果明显。释放测试表明，复合涂层中硫酸庆大霉素持续缓慢释放，在第14天的释放率为65%。基于电化学多层沉积并将壳聚糖季铵盐包覆在抗生素表面可以有效抑制抗生素突释。负载有硫酸庆大霉素的复合涂层表面的亲水性壳聚糖季铵盐可以有效抑制细菌的早期粘附，而硫酸庆大霉素的缓慢释放可以起到长效抗菌作用。 本论文通过料-制备的协同策略，制备获得了具有缓释抗菌作用的生物基抗菌复合涂层，在植入物涂层领域具有良好的应用前景。
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