發(fā)布時間：2020-11-21 09:52

　　 目的骨科內植物置入人體后,術中或宿主血行播散來的細菌在材料表面容易定植,并大量增殖,形成細菌生物被膜立體結構,再通過細菌播散到遠處增殖,循環(huán)往復,形成細菌生物被膜生態(tài)系統(tǒng),導致治療失敗,成為臨床棘手的難題。骨科內植物金屬如鈥合金作為一個無機體,缺乏自身抗感染性能。本研究擬通過離子注入技術對鈦合金進行表面改性,在其表面注入銅離子,并以注入銀離子為對照來探索銅離子注入改性后的鈦合金抑制細菌生物被膜形成作用。方法通過金屬蒸汽真空弧(Metal Vapor Vacuum Arc,MEVVA)離子注入技術,對鈦合金表面進行銅離子注入。利用掃描電鏡(SEM)觀察表面形態(tài);通過能譜儀(EDS)與XPS元素分析鈦合金表面注入銅元素含量。利用結晶紫染色與激光共聚焦顯微鏡方法,觀察不同離子注入后欽合金抑制細菌生物被膜與表面存活細菌的比例。分析解放軍總醫(yī)院骨科關節(jié)相關感染病原譜,針對常見病原菌,使用實時熒光定量PCR技術檢測金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌細菌生物被膜形成相關基因icaADR和aap基因轉錄水平,檢測改性后鈦合金抑制細菌生物被膜形成能力,采用體外細胞增殖實驗驗證材料的生物安全性。在內植物置入后骨髓炎大鼠模型上,結合感染的影像學評分,檢測離子注入后欽合金材料的抑制細菌感染作用。結果通過金屬蒸汽真空弧離子注入技術,可以在鈦表面定植納米顆粒銅;注入后在鈦合金表面能夠檢測到相應的銅元素,定植銅元素粒子數(shù)量與注入時間成正比。銅離子注入鈦合金抑制了金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌在鈦表面形成生物被膜,降低了內植物感染的發(fā)生率。通過檢測細菌生物被膜形成有關基因轉錄水平檢測,證實銅離子注入鈦合金能有下調icaAD和aap基因轉錄水平,上調了阻遏子基因icaR的轉錄水平;體外細胞增殖實驗實驗證實材料沒有明顯的細胞毒性作用。在大鼠脛骨細菌感染模型上,通過大鼠動物體內實驗證實了銅離子注入鈦合金能夠降低骨科感染影像學評分,降低感染組織的活菌計數(shù),實現(xiàn)抑制細菌感染的功能;大鼠的肝腎臟器沒有出現(xiàn)病理學改變。結論通過MEVVA技術,我們可以在鈦表面可控的定植納米銅元素金屬粒子,賦予鈦合金抑制金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌細菌生物被膜形成的能力,在宏觀和基因轉錄水平上均證實能有抑制葡萄球菌生物被膜形成,體外和體內實驗證實該材料沒有明顯毒性,生物相容性好。
【學位單位】：中國人民解放軍醫(yī)學院
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：R68;R318.08
【部分圖文】：

?解放軍醫(yī)學院博士學位論文???由山東威高骨科公司生產的Ｔｉ６Ａ１４Ｖ鈦合金棒材作為基體材料，標準為??ＧＢ／Ｔ?１３８１０－１９９７，成分見表?１－１???表１－１鈦合金質量百分比組成???標準?Ａ１?Ｖ?Ｆｅ?Ｃ?Ｎ?Ｈ?０??ＥＬＩＡＳＴＭＦ１３６?５．５￣６．５?３．５—４．５?０．３?０．０８?０．０５?０．０１２?０．１３??ＩＳＯ?５８３２－３?５．５－６．７５?３．５—４．５?０．３?０．０８?０．０５?０．０１２?０．２??ＥＬＩ?ＧＢ?１３８１０?５．５－６．５?３．５￣４．５?０．２５?０．０８?０．０３?０．０１２?０．１３??２）將鈦合金金屬片打磨拋光，研磨至表面粗糙度Ｒ＜〇．１。??１．２離子注入實驗??１．２．１離子注入設備??北京師范大學低能核物理學院金屬蒸汽真空弧離子源（ＩＩＡ－Ｈ源）強流金屬離??子注入機上加工。??

才能具備相應的性質。對于金屬材料，離子質量百分比達到１．０％可實現(xiàn)改性效果。??本研宄擬注入量按照１０１７與１０１８ｉｏｎｓ／ｃｍ目標量來加工，具體參數(shù)如表１－２所示，具??體過程如圖１－３。???表１－２?Ｃｕ、Ａｇ離子注入加工參數(shù)???指標￣真空度?加速電＂＂＂觸發(fā)電￣￣Ｍ?平均電注入能￣￣束流密￣???§?＆?荷態(tài)量?度??數(shù)值?３．０＊?丨０－３?４０ｋＶ?ＩＫＹ?６ｋＶ?８０Ｖ?２．１?８０ｋｅＶ?２ｍＡ??１１??

１．２．４掃描電鏡（ＳＥＭ）觀察表面特征??掃描電鏡（日本日立公司Ｘ－６５０型）觀察試樣表面的形貌；采用ＥＤＳ能譜對離子??注入后加樣進行成分分析將待觀測的樣品，按照下圖所示（圖１－４），現(xiàn)在盤托上貼??上導電膠，后將樣品貼到盤托上，然后在貼上導電膠，進電子顯微鏡觀測。所有樣??品中表面有羥基磷灰石的金屬片，即ＨＡ組，由于羥基磷灰石不導電，不能直接利??用ＳＥＭ觀察，進行了噴金后再觀察。噴金所用儀器（日立Ｅ－１０４５）如下圖（圖１－４）。??ＸＰＳ儀原理如示意圖（圖１－５）。??［ｌｉ?＿Ｈｋｉ／?／Ｉｄ??ＭＬ，，??圖１－４掃描電子顯微鏡與Ｅ－１０４５噴金儀器??１２??
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本文編號：2892838