银离子注入钛的抗菌、成骨作用研究

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1、申请上海交通大学博士学位论文银离子注入钛的抗菌、成骨作用研究学校：上海交通大学院系：医学院培养单位：上海交通大学附属第六人民医院班级：A1270096学号：0127259318作者姓名：秦晖学科专业：外科学（骨外）研究方向：内植物材料感染指导老师：张先龙教授申请学位级别：博士培养单位：上海交通大学附属第六人民医院资助基金项目：上海交通大学医工交叉跨学科研究基金支持（YG2011MS30）高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室开放课题（SKL201206SIC）国家自然科学基金面上项目（81271962，81301571）上海交通大学医学院2015年04月ADissertationSubmit

2、tedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofPhilosophyDoctorTHEANTIBACTERIALANDOSTEOGENICACTIVITYOFSILVERIONIMPLANTEDTITANIUMAuthor:HuiQinSpecialty:Surgery（Orthopedics）Advisor:Prof.XianlongZhangSchoolofmedicineShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaApril,2015上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是

3、本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2015426年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密

4、□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：2015426年月日日期：2015426年月日上海交通大学博士学位论文银离子注入钛的抗菌、成骨作用摘要细菌在内植物材料表面发生粘附、繁殖，形成生物膜,引起内植物感染是临床上导致内植物固定失败的一个主要原因。内植物缺乏骨整合性能是另一个引起失败的原因。而目前常用的内植物材料——钛缺乏抗菌能力和骨整合性能。本研究通过等离子体浸没、银离子注入（silverplasmaimmersionionimplantation，Ag-PIII）技术对钛进行表面改性，在钛表面植入纳米银；重点

5、探讨改性后的钛的抗生物膜性能及骨整合性能。通过Ag-PIII技术，我们对钛表面进行改性。通过场发射扫描电镜观察钛的表面形态；通过X射线光电子谱检测钛表面的元素价态；通过电感耦合等离子体光学发射光谱法检测改性后钛在电解质液体中银的释放。观察细菌在材料表面的生长状况，通过活菌涂板计数法、扫描电镜、激光共聚焦显微镜等方法，检测改性后钛的抑制生物膜的能力。采用与内植物相关的骨髓炎动物模型，在体内验证材料的抗菌作用。使用人骨髓干细胞，通过体外检测细胞在材料表面的粘附、增殖、形态检测改性后钛的细胞相容性；通过检测碱性磷酸酶（ALP）活力、细胞外基质矿化能力、成骨相关基因表达来验证材料的促成骨I上海交

6、通大学博士学位论文能力；并通过检测了细胞的RhoA蛋白的水平来验证可能的细胞通路。采用动物模型体内验证材料的骨整合作用。结果表明，通过Ag-PIII技术，可以在钛表面定植纳米银；定植纳米银的量与Ag-PIII时间成正比；并且在电解质液体中释放极微量的银离子。定植的纳米银抑制了细菌在钛表面形成生物膜，降低了内植物感染的发生率。并且没有明显的细胞毒性作用，提高了骨髓干细胞的早期粘附能力，增加了ALP活力、细胞外基质矿化水平、上调了成骨相关基因的表达水平，提高了GTP-RhoA蛋白的表达；改善了钛的骨整合能力。由此我们得出结论，通过Ag-PIII技术，我们可以在钛表面可控的定植纳米银，赋予钛抗

7、生物膜和骨整合能力。关键词：生物膜；内植物感染；纳米银；离子注入；钛；骨整合；生物相容性II上海交通大学博士学位论文TheantibacterialandosteogenicactivityofsilverionimplantedtitaniumABSTRACTThebacterialadhesion,reproduction,andthenabiofilmformationonimplantisthekeytoimplant-as