应用于组织工程血管支架的纯镁的表面改性及性能研究

应用于组织工程血管支架的纯镁的表面改性及性能研究镁及其合金,作为“二十一世纪绿色工程材料”,具有良好的生物相容性、综合力学性能以及可降解吸收等特点,是潜在的组织工程血管支架材料。但镁及其合金腐蚀速度过快是其应用的主要面临的挑战。镁金属腐蚀时会形成氢氧化镁,使环境pH值上升到8以上,碱性的环境不利于细胞生长。并且在组织工程血管化的过程中,镁表面因缺乏生物信号而不易被细胞识别。因此,本文通过表面改性的方式降低镁基体的降解速率和提高其细胞相容性。主要研究工作分为以下几个方面:（1）基于多巴胺（DA）对基材的强粘附性能和良好的细胞相容性,以及氢氧化镁水热原位生长与基体的强结合力,于纯镁表面制备单一聚多巴胺（PDA）膜和Mg（OH）₂-PDA复合膜。利用单因素分析法对两种膜层的制备工艺进行优化。结果表明,PDA膜和其复合膜制备的最佳浓度和时间分别为1g/L,12h和1.5g/L,20h。在纯镁上获得的PDA膜表面有裂纹缺陷,裂纹随多巴胺浓度和成膜时间的增加而增多。在纯镁上获得的Mg（OH）₂-PDA复合膜的过程是PDA与Mg（OH）₂的复合以及溶液对Mg（OH）₂涂层产生不利影响的双重过程,导致Mg（OH）₂-PDA复合膜表面存在微裂纹、微孔等缺陷。水热预处理后,获得的Mg（OH）₂膜层的微观结构为PDA粒子结合提供了更有利的位点,在经过水热处理的纯镁上得到更均匀的PDA膜。（2）在参数优选的基础上,通过一系列表征手段和测试方法对两种膜层的理化性能、耐腐蚀性能和细胞相容性进行研究。结果表明,纯镁表面获得的PDA膜的膜层厚度为1μm,获得的Mg（OH）₂-PDA复合膜的膜厚为7.19μm。PDA结构中的亲水性基团导致膜层的亲水性提高,而PDA粒子导致膜表面的粗糙度增加。经两种PDA膜改性后,纯镁的耐腐蚀性均得到显著提高,尤其是Mg（OH）₂-PDA的复合膜的腐蚀电流密度降低了2个数量级,并且Mg（OH）₂-PDA复合膜在长期浸泡实验中表现出更好的降解性能,浸泡28天后仍保持膜层的完整性。PDA及其复合膜的改性方式均能有效促进血管内皮细胞粘附、铺展和增殖,但Mg（OH）₂-PDA复合膜的促进效果最好。（3）基于纯镁表面因缺乏生物信号不易被细胞识别,且考虑血管内皮生长因子（VEGF）在血管内皮细胞的增殖、分化、迁移中起着的重要作用。在纯镁表面利用PDA作为中间连接层负载VEGF,并对两种PDA膜加载生长因子后的表面理化性能、耐蚀性能和细胞相容性等进行研究。结果表明,VEGF固定在PDA及其复合膜的表面后均致使膜表面的粗糙度增加,且亲水性增强。负载VEGF后,对PDA膜层的耐腐蚀性能无显著影响,但会使Mg（OH）₂-PDA复合膜的耐腐蚀性能降低。PDA及其复合膜固定VEGF后,均有对细胞的粘附、铺展、增殖起到了极大的促进作用,但Mg（OH）₂-PDA复合膜负载VEGF