表面改性在提高硅胶基体与抗菌涂层结合力中的应用

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:elvisivle
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近年来,高分子材料在医学领域得到广泛使用。然而医用材料在临床使用过程中极易引发感染,特别是植入体的相关感染,导致患者痛苦及医疗成本增加,因此,医用高分子材料的表面抗菌处理成为临床研究的重点之一。银(Ag)具有广谱抗菌、无耐药性、耐热安全等优点,在抗菌领域一直得到广泛使用。在医用材料表面制备抗菌涂层是获得抗菌高分子材料的有效方法,其中无电镀法由于设备简单、可适应基体各种形状、适用导体及非导体、成本低而成为本文制备抗菌材料的主要方法。然而,高分子基体与金属基抗菌涂层之间结合力差,抗菌涂层易从高分子基体表面脱落,难以满足临床应用要求。为此,本文首先对高分子基体进行表面改性,提高其表面活性和反应性,抗菌剂与基体以化学键合的方式结合,从根本上改善其结合力。本实验中,采用紫外辐照(UV)与等离子体技术处理材料表面,在惰性的硅胶表面形成具有高活性的羟基等活性基团,随后在其表面接枝硅烷偶联剂,赋予材料更高的反应性,从而将抗菌剂牢固键合在硅胶表面,达到显著提高结合力的目的。通过采用不同的改性方式、处理时间、偶联剂种类等研究获得涂层与基体间最佳结合力的工艺条件;对制备的抗菌涂层外’观形貌、结合力、抗菌性能等进行分析表征。采用X射线光电子能谱(XPS)检测接枝硅烷偶联剂后表面成分;采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能量弥散X射线谱(EDS)等对样品的微观形貌、成分进行分析;用面分布图表征样品中各元素的分布情况;ASTM D3359法及抗腐蚀实验测试涂层与基体间的结合力;采用抑菌环(Inhibition zone test)及震荡烧瓶(Flask shaking method)法测试抗菌涂层的抗菌性。得到的主要研究成果如下:(1)紫外辐照与等离子体氛围均可在材料表面引入活性基团,从而有利于后续硅烷偶联剂(Y-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷)与改性后硅胶基体间的反应并生成自组装单分子层(SAM)。在XPS图中可检测到明显的N、S元素的峰,证实硅烷偶联剂已接枝在硅胶基体表面。(2)基体表面的硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷)由于具有含孤电子对的N或S,而在随后的无电镀过程中将抗菌成分银离子牢固键合在基体表面,使涂层与基体间结合力显著提高。其中采用等离子体改性并接枝偶联剂KH590条件下结合力最佳,根据ASTM标准其结合力达到5B级。(3)制备的抗菌涂层表面均匀,完整,各组分在涂层中均匀分布;同时其抗菌性能优异。(4)本论文采用的改性及制备方法有效、操作简单、可重复性好,获得的抗菌高分子材料兼具显著增强的结合力和优异的抗菌性能,可为其工业化应用提供有价值的基础数据和工艺条件。
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