● 摘要
近等原子比 NiTi 记忆合金(Ni:50.7at%，Ti:49.3at%)是一种新型的生物医用金属材料，进入临床应用仅有10余年的历史。随着在临床上的大量使用，NiTi 合金的生物安全性问题成为人们关注的焦点。由于 NiTi 记忆合金中的含镍量较高，其在人体生理环境中的镍离子释放、蓄积、代谢等效应，有可能会对生物体造成致敏、致畸甚至致癌变等不良影响。因此，近年来针对 NiTi 形状记忆合金表面改性的研究工作受到了广泛的重视，其关注的问题主要是如何抑制镍离子溶出，把合金中镍的危害降低到最低程度，另一方面则是如何进一步提高材料的生物相容性，以满足应用的需求。 本论文根据NiTi 合金的不同植入部位要求，研究了多种生物相容性涂层材料的制备和性能。论文的主要研究工作及内容如下： 1、利用层层静电自组装的方法，在NiTi 合金表面进行抗凝血药物肝素钠的负载，制备了两种多层膜聚乙烯亚胺（ PEI）/肝素钠和壳聚糖/肝素钠。通过一系列理化测试手段的使用，研究了多层膜的表面形貌、表面硬度、表面亲疏水特性、多层膜层之间的相互作用情况及膜层的抗腐蚀性能。研究表明，聚乙烯亚胺（PEI）/肝素钠和壳聚糖/肝素钠多层膜的表面硬度分别比基底减少83.00%和91.78%，接触角分别比基底材料减少了60.97%和17.72%，浸入模拟体液40天后的镍离子溶出总量分别比基底减少84.47%和75.73%。说明两种多层膜均能提高材料表面的亲水性能和抗腐蚀性能，其中PEI/肝素钠膜层性能更优。 2、分别用溶胶凝胶法和热氧化法制备了二氧化钛膜层，通过分析膜层的表面性质与结构特征，查明溶胶凝胶法TiO2薄膜主要由锐钛矿相二氧化钛组成，而热氧化法样品表面主要是金红石相二氧化钛。两种膜层的表面硬度分别比基底增加了 29.46%和128.33%，接触角均大于基底，抗腐蚀性能均优于基底，其中，热氧化法TiO2比溶胶凝胶法TiO2样品的镍离子溶出总量少54.37%。 3、利用表面吸附法制备了二氧化钛/肝素钠复合膜层，实现了无机/有机材料的复合和药物肝素钠的表面负载。研究证实，复合膜层的接触角分别比基底低66.17%和36.18%，40天镍离子溶出总量分别比基底减少了35.86%和63.23%。复合膜的表面亲水性和抗腐蚀性均优于基底与其它膜层。研究结果为提高此类材料的生物相容性提供了实验依据。 4、对所制备的多种膜层，开展了溶血率实验、动态凝血时间实验和血小板黏附实验，通过实验证实了PEI/肝素钠、壳聚糖/肝素钠、溶胶凝胶TiO2/肝素钠、热氧化TiO2/肝素钠四种样品的溶血率分别比基底减少了42.31%，9.62%，63.46%，76.92%；动态凝血时间延长了23.30%，7.92%，19.23%，21.27%；血小板粘附数量减少了35.05%，25.77%，34.02%，49.48%。此外，本文还利用模糊数学评价手段建立了模型，确定了各组样品的模糊血液相容度。结果表明药物肝素钠负载膜层的血液相容性得到了提高，也表明材料的表面亲水特性有利于提高材料的血液相容性。 5、对所制备的多种膜层，开展了细胞相容性评价实验。通过成骨细胞的形貌观察、MTT细胞生长曲线的绘制、碱性磷酸酶、羟脯氨酸指标和 RT-PCR 实验，在不同层面上对材料的细胞相容性进行了评价。结果表明，表面具有适当粗糙度的二氧化钛/肝素钠膜层最有利于成骨细胞的黏附生长，而且抗腐蚀性良好的材料其细胞毒性也相对较小。