依托氧氣低溫等離子體方法制備可用于疝修復的β-環(huán)糊精改性PP抗菌補片材料

1、依托氧氣低溫等離子體方法制備可用于疝修復的- 環(huán)糊精改性PP抗菌補片材料疝是由于腹壁較弱或缺陷而造成的一種器官破裂。形成這一疾病主要原因是腹內(nèi)壓力過高 , 導致腹壁最弱的區(qū)域形成疝。合成疝修復補片主要用于為腹部疝的受損組織提供長期的支撐。最廣泛使用的合成補片材料是聚丙烯(PP) 補片、膨化聚四氟乙烯 (e-PTFE)補片和聚酯 (PET)補片。目前 , 在合成補片中 , 輕質(zhì)針織聚丙烯補片被當作疝修補的黃金標準材料。 然而 , 這些植入物的主要缺點是, 由于針織結(jié)構(gòu)不均勻的表面網(wǎng)格形貌 , 導致合成材料補片易于感染。因此 , 補片感染是目前聚丙烯補片材料中存在的主要問題, 需要在補片植入早期階

2、段解決 , 否則 , 需要二次手術(shù)去除感染的補片。 目前疝修補術(shù)后預防補片感染的方法是使用抗生素。然而,PP 補片是一種不吸收藥物的疏水材料。因此 , 補片感染仍是疝修補術(shù)的主要并發(fā)癥。所以 , 低藥物釋放度的抗菌補片材料是植入補片后預防感染的較好選擇。因此, 本文重點研究通過介質(zhì)負載抗菌劑制備聚丙烯抗菌補片 , 該抗菌劑能夠在補片植入的早期階段緩慢釋放。本研究通過載有抗菌劑的環(huán)糊精改性聚丙烯纖維材料的表面, 環(huán)糊精可為預防補片感染而提供緩慢的抗菌藥物釋放。本研究采用了兩個必要方法來制備具有釋放可控性能的抗菌聚丙烯補片材料。第一種方法, 首先采用低溫氧氣等離子體對聚丙烯補片材料預處理, 然后采

3、用六亞甲基二異氰酸酯和- 環(huán)糊精 (HDI&CD)同浴涂層。低溫氧氣等離子體可以增加聚丙烯補片表面的粗糙度、親水性以及與 - 環(huán)糊精和六亞甲基二異氰酸酯涂層的相互作用力。隨后 , 將抗菌劑 ( 三氯生或鹽酸左氧氟沙星 ) 裝入 - 環(huán)糊精孔洞 , 以獲得抗菌性能。第二種方法 , 聚丙烯補片經(jīng)過低溫氧氣等離子體處理后 , 先進行 HDI接枝 , 再進行 CD接枝處理 , 這樣在聚丙烯補片與六亞甲基二異氰酸酯和- 環(huán)糊精 (PP-HDI-CD)之間形成了共價鍵。隨后 , 分別將抗菌劑三氯生或鹽酸左氧氟沙星注入到環(huán)糊精的腔孔中, 以獲得所需的抗菌功能。低溫氧氣等離子體處理后, 材料表面粗糙度

4、增大 , 方便了CD&HDI涂層和 PP-HDI-CD接枝作用。因此 , 在低溫氧氣等離子體處理過的PP補片加入 CD&HDI,其形成了凸凹不平的涂層表面。在 PP-HDI-CD接枝補片的情況下 , 首先可以觀察到一薄層HDI, 然后在 CD接枝改性后 ,HDI 改性的補片表面呈現(xiàn)出薄厚不均的球狀CD。所有含抗菌藥物的涂層改性或接枝改性的補片表面均呈現(xiàn)出輕微的溶脹效應(yīng)。在CD&HDI涂層改性或PP-HDI-CD接枝改性的 PP補片的表面 , 可以觀察到氧、氮、氯、氟等不同元素。氧氣等離子體、六亞甲基二異氰酸酯(HDI) 和環(huán)糊精 (CD)的峰值在改進的聚丙烯補片上均得到

5、了確認。 此外 , 等離子體處理和 CD的加入 , 使改性 PP補片的親水性顯著提高。 CD涂層后的補片比CD接枝后的補片具有更好的表面潤濕性。處理前的 PP補片參照樣其平均接觸角為139.36 °,CD&HDI涂層改性的 PP補片的接觸角明細下降至54.2 °,( 減少了 157%),并且 , 涂層改性的 PP補片接觸角較接枝改性 (PP-HDI-CD)的接觸角 (57.6 °) 還稍低 6.27%。對負載三氯生和鹽酸左氧氟沙星兩種不同抗菌劑的材料, 進行了金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的殺菌測試 , 分析了 CD&HDI涂層改性后的 PP補片的抗菌性

6、能。兩種抗菌補片均表現(xiàn)出明顯的抑菌帶 , 并在 7 天內(nèi)顯示出持續(xù)的抗菌性能。在 7 天內(nèi) , 與鹽酸左氧氟沙星的抑菌帶直徑相比, 三氯生的抑菌帶直徑較大。此外 ,PP-HDI-CD 接枝并負載抗菌劑的補片顯示出更持久的抗菌性能。盡快兩種抗菌材料 ( 三氯生和鹽酸左氧氟沙星) 的抑菌帶直徑無明顯差異, 但三氯生比鹽酸左氧氟沙星具有更強的持續(xù)抗菌性能。對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌活性來說,PP-HDI-CD 接枝負載有三氯生的補片連續(xù) 13 天顯示抗菌性能 , 而載有鹽酸左氧氟沙星的最大抑菌時間為10天。負載三氯生的 CD&HDI涂層補片的抗菌動力學釋放性能顯示, 藥物釋放性能可持續(xù)

7、 48 小時以上。觀察到最初的突釋可以達到6 小時 , 接下來持續(xù)釋放藥物 ,36小時后藥物繼續(xù)釋放。在 48 小時時 , 三氯生的累積釋放量為 86.38%, 而鹽酸左氧氟沙星的累積釋放量為 90.26%, 稍大于前者。但兩種抗菌劑的藥物釋放趨勢相似。此外 ,PP-HDI-CD接枝并負載三氯生的PP補片顯示了抗菌藥物的釋放可控性。在第一小時內(nèi)觀察到三氯生的突釋, 接下來的 24 小時持續(xù)釋放直到48 小時 ,其累計藥物釋放量僅占藥物總量的62%。然而 ,PP-HDI-CD 接枝并負載鹽酸左氧氟沙星的 PP補片 , 表現(xiàn)出略有不同的藥物釋放特性。 鹽酸左氧氟沙星也有初始階段的突發(fā)釋放 , 與三氯生相比 , 累積藥物釋放較不穩(wěn)定。鹽酸左氧氟沙星累積藥物釋放時間為48 小時 , 其釋放量為 77%。相比較 , 三氯生的釋放量為62%。本研究的藥物釋放結(jié)果與CD&HDI涂層和 PP-HDI-CD接枝補片的抗菌性能具有很好的關(guān)聯(lián)性。最初 , 所有的試樣表現(xiàn)出抗菌劑的突發(fā)釋放, 這是由于附在材料表面的抗菌劑在起始階段最先釋放 , 這對于疝氣修復手術(shù)比較有利。 因為植入補片后 , 起始階段對于細菌生物膜的形成非常重要。因此, 載有鹽酸左氧