两种医用植入体的制备、表面改性及初步评价

【摘要】：医用植入材料虽具有良好的生物相容性,但植入体内后常引起炎症以及植入体表面易形成较厚纤维包膜和细菌生物膜等,导致植入失败。为了改善医用植入材料的植入效果,本研究以聚二甲基硅氧烷(PDMS)与钛合金为研究对象,通过表面改性、载药等方式制备了两种医用植入体。PDMS是人工耳蜗电极的常用载体,为了抑制其植入内耳后产生的慢性炎症以及表面纤维包膜包封,本研究以PDMS为基质设计了一种新型人工耳蜗植入电极类似物-PDMS丝状植入体。首先,将抗炎药物地塞米松(Dex)以及不同含量的药物释放调节剂泊洛沙姆188(P188)加入PDMS中制备得到含Dex或Dex/P188的PDMS丝。而后,使用O_2等离子体、硅烷偶联剂处理PDMS丝表面,并将透明质酸(HA)涂层固定在PDMS丝表面。使用红外光谱仪(FTIR)、接触角测量仪与原子力显微镜(AFM)表征了HA修饰前后PDMS的表面基团、亲水性及表面形貌。还考察了不同PDMS丝的药物释放行为及表面蛋白吸附情况。此外,将不同PDMS丝与小鼠成纤维细胞L929细胞共培养,考察不同PDMS丝对成纤维细胞增殖的影响及不同PDMS丝表面细胞粘附行为。实验结果表明,载Dex与表面HA修饰的PDMS丝表面有预期的结构、良好的表面性质以及抗成纤维细胞增殖、粘附作用。HA涂层使PDMS丝表面更亲水、更光滑以及抗蛋白吸附能力更强。Dex可以从PDMS丝中缓慢释放且P188可显著提高Dex的释放速率,HA涂层则轻微减缓了Dex的释放速率。PDMS丝与L929细胞共培养实验结果表明,载Dex/P188以及表面HA涂层的PDMS丝可显著抑制L929细胞的增殖且该PDMS丝表面粘附的L929细胞更少。其次,为了解决细菌易在钛合金表面粘附形成细菌生物膜导致植入失败的问题,本研究将两种亲水性物质双羧基聚乙二醇(HOOC-PEG-COOH)以及乙醛基磷酰胆酰(PCGA)固定于钛合金表面制得两种表面改性的钛合金片。研究中,首先,将钛合金浸于多巴胺/己二胺(DA/HD)的碱性溶液中,通过DA的自聚合使钛合金表面粘附聚多巴胺/己二胺(PDA/HD)层。并且,通过氧化甘油磷酰胆碱(GPC)制备得到乙醛基磷酰胆碱(PCGA)。然后,以PDA/HD作为中间层,分别将HOOC-PEG-COOH以及PCGA修饰于钛合金表面得Ti-PEG及Ti-PCGA。使用核磁共振波谱仪分析合成的PCGA的结构,并使用显微成像红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)分析了制备得到的Ti-PEG及Ti-PCGA的表面基团与组成元素。此外,使用接触角测量仪考察了改性前后的钛合金表面亲水性。最终,通过体外与金黄色葡萄球菌共培养,考察了表面改性处理对钛合金表面金黄色葡萄球菌粘附行为的影响。核磁谱图表明,PCGA制备成功。FTIR以及XPS谱图表明,HOOC-PEG-COOH以及PCGA成功修饰于钛合金表面。接触角测量结果表明,Ti-PEG与Ti-PCGA较原始钛合金片,表面亲水性显著增强。体外与金黄色葡萄球菌共培养实验表明,Ti-PEG与Ti-PCGA较原始钛合金片,表面抗金黄色葡萄球菌粘附性能显著增强。