随着生物材料产业的高速发展,以生物材料为中心的感染(Biomaterial centered infections,BCI)已经成了临床上一个非常棘手的问题。细菌在生物材料表面的粘附、繁殖并形成细菌生物膜是引发BCI的主要原因。钛合金凭借其优良的生物相容性、耐腐蚀性和综合力学性能逐渐成为牙种植体、骨创伤产品以及人工关节等人体硬组织替代物和修复物的首选材料。然而,钛合金等金属材料对细菌粘附往往比较敏感,更容易引发细菌感染。因此,对钛合金植入材料进行表面改性,从而赋予其抗菌性能是目前生物材料领域内的一个研究热点。本文的研究思路是,通过在钛合金材料表面加载抗菌物质,赋予其抗菌性能,从而减少细菌的粘附、繁殖,预防感染发生。主要的研究内容和结论如下:(1)将万古霉素(VCM)加入到可降解的聚乳酸(PLA)的溶剂体系中,采用溶剂浇铸(solvent-casting)的方法,在钛合金表面制备载万古霉素(VCM)聚乳酸涂层(PLA-VCM)。在涂层溶液中分别加入5%,10%和15%(VCM与PLA的质量比)的VCM制备三种不同含量的载药涂层(分别标记为PLA-VCM5,PLA-VCM10,PLA-VCM15),通过检测各组涂层的载药量发现,涂层中VCM的含量随着涂层液中加入的VCM的增加而增加,但两者的增加速率并非呈线性关系。体外释放实验表明,VCM的呈现出明显的两阶段释放特征,即初期的突释阶段以及后期的缓慢释放阶段,其释放时间超过15天,药物累积释放浓度从2小时开始均超过万古霉素对金黄色葡萄球菌最低抑菌浓度(MIC)1.2mg/L。(2)对PLA-VCM10组样品的浸提液进行了初步动物实验,研究表明,全身急性毒性试验、热原试验、溶血试验、局部刺激试验等结果均符合生物材料的要求。(3)对PLA-VCM10组样品进行体外抑菌实验,结果表明,样品对金黄色葡萄球菌的抑制作用持续了15天以上。与未载VCM的PLA涂层对照样品比较,载药涂层样品表面的细菌粘附数量减少;同时,对样品的洗脱液的抑菌实验研究也表明洗脱液具有抑制金黄色葡萄球菌生长、繁殖的作用。(4)采用仿生溶液生长法在钛合金表面制备了载万古霉素的钙磷涂层(Ca-P-VCM),EDX、XRD、FTIR等结果表明制备得到的Ca-P涂层的主要成分为羟基磷灰石(HA)。涂层中VCM的含量随制备时涂层液中加入VCM浓度的增加而增加。而当涂层液中VCM的浓度超过600mg/L时,涂层中VCM的含量基本趋于恒定。(5)对以涂层溶液中加入浓度为600mg/L的VCM制备得到的Ca-P-VCM,进行体外释放实验和成骨细胞培养。结果表明,VCM从涂层样品中的持续释放时间超过24h,且从2h开始,累积释放浓度均大于万古霉素对金黄色葡萄球菌最低抑菌浓度(MIC)1.2mg/L。相对于空白钛合金样品,制备的载VCM Ca-P涂层样品以及Ca-P涂层样品表面对成骨细胞早期(24h内)的粘附具有明显促进作用(P < 0. 05),而对成骨细胞(2d-8d期间)的增殖影响并不明显(P > 0. 05)。(6)对Ca-P-VCM样品的体外抑菌实验表明,涂层液中加入的VCM的浓度从100 mg/L到600mg/L,得到的涂层样品的抑菌圈直径逐渐增大,而从600mg/L再增加到800mg/L,抑菌圈直径增加很小,基本趋于恒定。以涂层溶液中加入VCM的浓度为600mg/L制备得到的样品的洗脱液在金黄色葡萄球菌102、103、104、105、106、107CFU一系列浓度梯度下,对金黄色葡萄球菌的生长均具有抑制作用。而且,细菌粘附试验证明,该样品表面与未载VCM的Ca-P涂层对照相比,减少了金黄色葡萄球菌的粘附。(7)探索了在钛合金表面接枝人β-防御素-3(humanβ-defensin 3 hBD-3)抗菌肽的可能性,初步研究表明,采用自组装技术结合其他的化学反应技术可以在钛合金表面接枝抗菌肽,但是其抗菌作用并不明显,这方面的研究有待于深入。