血管支架用Mg-Zn-Y-Nd合金表面PDA/FA涂层制备与性能研究

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镁合金血管支架因具有优异的力学性能和较好的生物相容性及可降解性而受到广泛的研究,然而其过快的降解速率、较差的血液相容性和促内皮化程度不足等限制了其生物医用领域的发展。为了改善镁合金的性能,载入生物活性分子是常用的改性手段,而天然抗氧化剂因其特有的生物医用功能而被发掘并应用于血管支架的研究。本文选取了三种典型抗氧化剂的生物活性分子单宁酸(TA)、没食子酸(GA)和阿魏酸(FA),在Mg-Zn-Y-Nd合金上使用不同工艺制备功能性涂层。首先对碱热处理、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)处理和多巴胺浸涂的时间进行优化,通过形貌、EDS能谱和电化学测试确定碱热处理8小时、APTES浸涂时间0.5小时、多巴胺浸涂时间24小时为最佳时间参数。之后通过元素组成、电化学、亲水性和粗糙度测试对三种抗氧化剂涂层进行筛选,最终选择了由FA和聚多巴胺(PDA)制备的PDA/FA复合涂层。不同处理时间会影响涂层形貌、亲水性、耐蚀性等,所以选取了三种不同固定时间的FA-1 h、FA-3 h和FA-6h样品进行研究。本文的主要研究内容为:通过扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的形貌,通过原子力显微镜(AFM)观察了样品的三维形貌并测量了粗糙度,通过水接触角测试了样品亲水性,通过能谱仪(EDS)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)确定了涂层的元素组成和官能团。通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除法测试了样品的抗氧化能力。通过电化学测试、失重实验、浸泡实验、Mg离子释放实验测试了样品的耐腐蚀能力。通过溶血率、纤维蛋白的粘附与变性、血小板粘附实验测试了样品的血液相容性。通过内皮细胞培养实验和平滑肌细胞的培养实验测试了样品的细胞相容性。SEM、AFM等材料学表征表明,FA在PDA涂层上成功固定,PDA/FA涂层具有较好的均匀性、较低的粗糙度、良好的亲水性和优异的抗氧化能力。一系列耐蚀性实验表明FA-3 h样品具有较好的耐蚀性,较长时间下能减缓镁合金的腐蚀。血液实验表明,FA-3 h具有较好的血液相容性,能够降低溶血率、抑制纤维蛋白原的变性并抑制血小板的粘附与活化。细胞实验表明,FA-3 h样品具有显著的促内皮化能力,且能够抑制平滑肌细胞的粘附与生长。综上,FA-3 h样品有着较为优异的综合性能,在镁合金血管支架上具有较大的潜力。通过引入FA这种抗氧化剂与中药提取物,显著改善了Mg-Zn-Y-Nd合金的相应性能,为镁合金血管支架的表面改性提供了新的方案。
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