本技术涉及一种具有孔刷结构的水凝胶抗菌涂层制备技术及其在人工关节领域的应用。该技术通过等离子体设备处理基底表面,使其富含羟基活性官能团,随后利用紫外光引发表面聚合,形成双网络结构的水凝胶抗菌涂层。
背景技术
关节软骨作为人体关节的负重组织,可在人体反复运动过程中有效地减缓关节面的摩擦、冲击,具有润滑和吸收震荡的作用。这种高水合结缔组织的结构非常独特,是一种富含水分的多孔弹性材料且具有一定的形状和硬度,其分布具有有序的层间结构,能够提供较高的支撑强度和耗能机制,使软骨具有优良的承载和抗冲击性能。
水凝胶是一类通过化学或者物理交联形成的具有三维网络结构的软湿性高分子材料,与生物体具有高度相似性,是最接近生物体结构的材料之一,因而是一种比较理想的关节软骨替代材料。其潜在优势在于:(1)很多合成聚合物凝胶已经显示出良好的生物相容性;(2)与天然软骨有相似的性能,除结构相似性外,还表现出溶胀、粘弹性以及相当的压缩刚度,可以承受一定的加载循环;(3)经过改性,可模拟出软骨组织中的天然润滑机制。
但与生物软组织相比,传统水凝胶含水量高,在制备过程中化学交联剂分散不均匀,往往造成网络结构缺陷,使用过程中易产生应力集中,导致脆弱易碎、力学性能较差等问题。传统水凝胶由于含水量高、网络结构不均匀、能量耗散机制低效及网络单元功能单一等不足,传统水凝胶普遍存在机械强度差、形变自恢复性能不佳等问题,严重制约了其实际应用。因此如何提高传统水凝胶的力学性能一直是功能高分子材料研究领域亟待解决的首要问题。
理想的人工关节软骨不仅要满足适当的含水量和生物相容性,而且还必须提供足够高的机械强度和优异的润滑性能。但是目前水凝胶仿生软骨材料力学强度的提升往往以网络微结构的致密化为代价,进而导致表面水化度降低、润滑性能变差。此外,细菌在医用材料表面的定植与繁殖是造成医源性感染的主要原因,特别是植/介入导管表面的相关感染,不仅具有高发病率和死亡率,而且还潜在威胁着患者及医护人员的生命安全。
实现思路