吻合钉表面微纳织构润湿性与生物性能研究

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoya2001
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随着临床外科手术缝合技术的不断发展,吻合器已经被广泛地运用在外科手术之中,以代替传统的手工缝合。吻合器的出现提高了手术的缝合效率,缩短了手术时间,减轻了患者痛苦。吻合器钛钉作为吻合器中的关键部件,起到闭合创口的作用,其在人体内的生物学性能直接影响创口吻合的效果。研究结果表明采用吻合器进行吻合的患者术后愈合康复情况优于手工缝合,但在吻合器的临床运用中仍然会存在吻合口瘘、吻合部位感染等不良情况而导致的并发症出现。因此需要改善钛钉表面的生物学性能,促进组织细胞与钛钉之间的相互融合,加快吻合部位的组织愈合,减少创口愈合过程中由感染引发的各种不良情况的发生。已有研究表明,植入物表面的润湿性能与生物性能存在相关性,亲水表面更有利于细胞的黏附增殖。同时有研究发现,表面微观结构可以改变原有材料表面的润湿性能,不同形状尺度的微观结构可以使材料表面呈现出亲水或是疏水的特性。因此,本文提出在钛钉表面加工微观结构,通过增大钛钉表面固液接触面积提高其亲水性能,从而改善钛钉表面的生物相容性。本文包含以下研究内容:1、以树蛙指端的多边形结构作为微织构的仿生设计依据,结合经典润湿理论模型,分析树蛙指端多边形结构的固液接触面积,发现六边形结构具有最佳的润湿性能,并推导出六边形结构参数对其表面润湿性的影响。2、为进一步研究六边形仿生微织构的边长和间距对润湿性能的影响规律,将具有不同边长、间距的微织构表面简化成二维模型,利用Fluent进行接触角仿真分析。结果发现具有较小的边长和间距的微织构表面,其亲水性越佳。3、利用激光加工技术以及阳极氧化法,在钛金属材料表面加工仿生微织构以及微纳复合织构,通过接触角测量仪测得不同形式微观结构表面的接触角值,结果发现本文所设计的仿生微织构可以改善原有钛金属表面亲水性,而微纳复合织构可以在仿生微织构的基础上进一步改善亲水性能。4、在钛金属表面进行3T3小鼠成纤维细胞培养实验,之后进行PCR以及CKK8检测,评价细胞的生长、黏附情况。结合之前的接触角测试结果发现,钛试件表面的亲水性能与细胞的生长黏附情况呈现出正相关的趋势。
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