兼具抗菌及促成骨功效的HAase/NIR响应性钛植入体界面研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a15968331849
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钛及其合金因其优良的生物相容性、力学性能、耐腐蚀性而被广泛用作骨修复植入体应用于骨科手术中。然而,在临床应用时,钛植入体植入后的细菌感染,特别是耐药菌感染,会导致植入体植入失败。且由于钛植入体表面固有的生物惰性,会造成其与周围骨整合能力不足,从而引发植入体的松脱的问题。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)是钛植入体感染中最常见的病原体,且如今耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)感染也呈上升趋势。作为常见的耐药菌,MRSA的治疗主要以采用抗菌活性很强的万古霉素,或者非β-内酰胺类抗生素的联合治疗为主。环丙沙星(CIP)联合治疗也是目前治疗MRSA感染的主要方法之一,但其有效性只能达到60%-80%,并且过度使用环丙沙星可能会导致MRSA的进一步耐药,还会对正常的组织和细胞生长产生副作用。近年来,基于近红外光的光热技术,在植入体表面的细菌感染治疗研究上受到重视。但要实现对细菌的有效杀灭,如果仅通过基于近红外(Near Infrared,NIR)的光热治疗(Photo thermal therapy,PTT),需要产生较高的温度,其代价是对周围的正常细胞和组织造成损害。因此,如何提高PTT治疗细菌感染的效率,降低PTT过程中对植入体周围正常细胞和组织的损害,是PTT技术用于治疗细菌感染时急需解决的问题。因此,将PTT与微量抗生素的结合,有效治疗细菌感染的同时减少其副作用是一种潜在的策略。基于上述分析,本论文中制备了HAase/NIR响应性释放药物的表面功能化钛材,减少了抗生素的使用,实现了环丙沙星在感染情况下“智能”释放及在NIR光照射下加速释放,且联合PTT治疗达到良好的抗菌及促成骨的效果。本论文主要研究内容及结论如下:1.表面功能化的钛材制备与表征我们制备了介孔聚多巴胺纳米颗粒(MPDA),通过π-π堆积作用装载CIP,构建可释放CIP的光热纳米药物递送体系(MPDA@CIP)。利用多巴胺涂层将MPDA@CIP纳米颗粒锚定在经微弧氧化法及碱热法处理的具有微结构和羟基磷灰石沉积的钛表面,最后将儿茶酚改性的透明质酸涂层(HAc)覆盖其上(Ti-M-H-PDA@CIP-HAc)。通过扫描电子扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、动态光散射(DLS)等方法对制备的样品进行表征。表征结果显示已成功构建表面功能化的钛材。在正常情况下,CIP可以很好地被封堵在材料中;而当存在细菌感染时,细菌分泌的透明质酸酶(HAase)会加速HAC涂层的降解,从而实现CIP的酶响应性释放。此外,还可以通过NIR触发的“加速开关”促进CIP的释放。2.表面功能化的钛植入体的体外生物学研究利用平板涂布法、SEM等方法研究了不同组材料在有无NIR光照射下的抗菌性能;并通过与骨髓间充质干细胞(BMSCs)共培养评估了不同组材料的细胞相容性及成骨分化能力。结果显示:样品与S.aureus及MRSA共孵育时,Ti-M-H-PDA@CIP-HAc表面的HAc涂层能快速降解,释放内部的CIP。与此同时,还可以通过MPDA的NIR光热转换效应加速药物释放,联合NIR的PTT治疗,达到良好的抗菌效果。且改性后的钛表面具有良好的细胞相容性,与纯Ti组相比较,具有显著的促进成骨分化能力。3.表面功能化的钛植入体的体内生物学评价构建了SD大鼠骨缺损且感染S.aureus模型。在构建的骨缺损感染部位植入不同组的材料,并饲养一段时间。通过平板涂布法和对植入体周围组织切片的H&E染色、MASSON染色和免疫组化染色,评价其体内抗菌性能和诱导成骨性能。结果显示其抗菌性能与体外实验结果基本一致,Ti-M-H-PDA@CIP-HAc组具有良好的抗菌性能,且在术后4周可显著地促进骨组织再生。
其他文献
<正>近期,国家科技部下发《科技部关于批准建设第三批企业国家重点实验室的通知》,青岛易邦生物工程有限公司获得批准建设"动物基因工程疫苗国家重点实验室",这是中国兽用生物制品行业建设的首个企业国家重点实验室。
期刊
本文研究了碳酸氢镁在水溶液中的热分解动力学及其分解机理。分解速率函数 f(n)=1—2/3η—(1—η)1/3符合 Ginstling-Brounshtein 扩散模型。速率方程与时间的线性关系表明碳酸氢镁的热分解过程由扩散控制;通过计算得到表观活化能为47.05kJ/mol,说明分解过程同时由化学反应控制,且热分解动力学模型与实验结果吻合。分析了搅拌速度,反应温度,溶液中 Mg2+浓度对分解率的
会议
人类漫长的历史,也是艺术发展的历史。时至今日我们仍会在伟大的艺术作品前驻留遐想,艺术总以一种惊人的力量证明着人类的伟大。艺术家作为艺术作品的创造者,其是艺术发展的重要支撑,但是由于艺术家创作艰辛、收入不稳定,艺术家处境艰难。为保障艺术家的权益、促进艺术家进行创作,加拿大于1992年通过了《艺术家地位法》,成为世界上第一个赋予艺术家集体谈判权的国家。之后,包括立陶宛、摩洛哥、克罗地亚、韩国在内的多个
学位
在人工智能技术高速发展的大背景下,机器学习、边缘计算、传感技术等相关领域的新技术在电力物联网中得到了广泛的应用。但电力物联网由于其结构特点和存储数据的敏感性,对隐私保护等安全防护要求较高。在电力物联网的云—边—端协同的架构中,由于边缘节点需要与云服务器和终端频繁通讯,且需要将本地存储的终端电力数据传输至云服务器执行数据分析和模型训练任务,这种直接共享原始数据方式存在敏感数据泄露的风险,不利于保障用
学位
为了改善自然环境和有效应对传统化石燃料枯竭带来的能源危机,我国计划加速推进可再生能源的开发与利用。然而,由于波动性大、随机性强,风能、太阳能等可再生能源发电存在严重的弃风、弃光问题。电解水制氢技术可以将弃风、弃光电力转化为氢能储存,有效解决可再生能源的消纳和并网稳定性的问题。质子交换膜电解水技术与可再生能源发电具有良好的适配性,催化剂电极材料是其制氢装置中的核心组成部分之一。然而,目前常用的析氢催
学位
<正>2019年7月9日,习近平总书记在中央和国家机关党的建设工作会议上发表重要讲话,为新时代加强和改进机关党的建设提供了根本遵循。习近平总书记对加强中央和国家机关部门机关纪委建设多次作出重要指示,为机关纪委工作指明了方向。建党百年之际,中央办公厅印发《关于加强中央和国家机关部门机关纪委建设的意见》,对加强和改进中央和国家机关部门机关纪委建设作出重要部署,对机关纪委充分发挥职能作用起到了重要的指导
期刊
本文介绍党风廉政建设的背景与形势,明确现阶段开展党风廉政建设的必要性;总结党风廉政建设现状,分析面临的问题,指明加强“一把手”监督的方向;从四个方面提出加强“一把手”监督的建议,为军校推进党风廉政建设创造了条件,为开展反腐倡廉工作夯实了基础。
期刊
基于氢能的优势,在“双碳”目标下,从氢的储运、加氢站等方面阐述了我国氢能产业链发展现状,包括电解水制氢、加氢站发展、制氢成本等,浅析了我国氢能政策和企业现状。
期刊
车载边缘计算(Vehicular Edge Computing,VEC)作为车联网新范式,通过将计算与传输任务卸载至离车辆更近的边缘侧节点,从而支撑各类低时延高扩展性智能交通系统的实现。另一方面,进化多任务优化(Evolutionary Multi-Task Optimization,EMTO)作为进化计算领域中一种新的搜索范式,利用任务间相关性同时解决多个独立的优化任务。为此,该工作面向VEC,
学位
刀具状态监测在机床健康状态诊断中起着至关重要的作用,对于提高生产率、提高零件质量和降低自动化制造系统的成本具有重要意义。目前主要通过多个传感器信息融合对刀具磨损状态进行监测,然而在刀具磨损特征提取时忽略了多传感器数据是时空序列数据的特点,缺乏对多传感器数据的时空特性的考虑,导致在特征提取时存在空间和时间信息的丢失,从而影响刀具磨损监测模型的性能。因此,论文基于多传感器数据的时空特性分析,提出了基于
学位