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基于抗菌多肽的硬组织植入体表面构建及其抗菌性能研究

陈军建  
【摘要】:钛金属由于其优异的力学性能、生物相容性能以及耐腐蚀性能,成为当前临床广泛应用的植入材料。但是,该类材料在应用过程中普遍存在细菌感染的问题。细菌感染不仅为患者带来沉重的经济负担,还危害患者的身体健康,使其残疾,甚至死亡。利用不同的抗菌剂构建具有抗菌性能的植入体表面,是预防该类细菌感染的有效方法。目前常用的抗菌剂主要包括金属离子和抗生素等,但是金属离子存在代谢途径不明确及体内累积的问题;抗生素存在产生耐药性细菌的风险。因此,结合新型抗菌剂构建抗菌钛基植入体成为本领域研究的热点。抗菌多肽具有优异抗菌性能、在生物体内可分解及不易产生耐药性细菌等优点,受到研究者们的广泛关注。本研究结合抗菌多肽,在采用多种方法对其抗菌机理进行研究的基础上,从植入体与骨组织结合的界面着手,通过不同的方法创新性地构建多肽抗菌涂层。主要研究内容和结果如下:(1)本研究研制了具有聚集诱导发光特性的抗菌荧光探针,实时原位探索多肽与细菌之间的作用,并通过其特有的荧光性能研究了抗菌多肽的作用部位、作用效率以及作用方法。同时,还选择使用SEM、AFM和TEM研究多肽对细菌作用前后细菌形貌的变化。(2)利用阳极氧化技术在钛基植入体表面原位构建纳米管结构,利用共载的方法将具有抗菌性能的抗菌多肽及具有促细胞粘附性能的RGD载入纳米管内,构建多功能化的缓释体系。其中,当AMP与RGD的摩尔比为1:2时,纳米管体系表现出优异的抗菌性能和生物相容性能。此外,所构建植入体也具有长期稳定的抗菌性能,连续抗菌4次,仍具有70%以上的抗菌效果。(3)通过引入Anchor多肽设计构建新型自组装抗菌多肽,在材料表面快速构建稳定抗菌涂层,并通过OEG分子链保持抗菌多肽的活性。所构建材料具有优异的抗菌性能和稳定性能,也具有良好的体内抗菌性能。此外,所设计的多肽不仅能够自组装于钛基植入体表面,也可以自组装于其它材料表面。(4)通过点击反应在硅表面构建具有优异抗菌性能的抗菌多肽层,同样也利用此方法在钛基植入体表面构建抗菌涂层。此外,选择引入促细胞粘附的RGD进行共接枝,通过调节不同多肽之间的比例,研制具有不同抗菌性能和生物相容性能的材料表面。其中,当AMP与RGD的比例为1:4时,所构建的材料同时具有优异的抗菌性能和生物相容性能。以上工作为研究新型抗菌多肽的抗菌机理提供理论基础和方法支持,同时为解决临床治疗细菌感染提供了新的思路和方法,为减少细菌感染提供新的理论依据。


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