还原氧化石墨烯表面修饰硅酸钙生物陶瓷的制备及骨再生修复性能的研究

发布时间：2021-01-20 17:16

　　骨质疏松症是一种常发生在绝经妇女和老年群体中的骨科疾病,其症状表现为受损的骨再生能力和增强的骨吸收能力。通常,骨质疏松症患者因骨量的减少和骨密度的降低,易发生骨折。在没有外界辅助的情况下,骨质疏松症病灶区域的骨愈合能力较差。因此,为了引入电刺激（ES）作用来改善骨质疏松症病理条件下的骨再生能力,本研究制备了一种还原氧化石墨烯（rGO）表面修饰硅酸钙（CS）生物陶瓷（rGO/CS）。首先,采用改性Hummers法先制备出氧化石墨烯（GO）,随后,分别选用单一抗坏血酸（AC）还原、单一热还原,以及AC与热还原双重处理的方式将GO还原制备出rGO。结果显示,与AC还原或热还原单一的处理方式相比,AC与热还原双重处理的方式更有助于获得含氧基团少、碳原子层有序度高的rGO;而且,当热处理温度为600℃时,由AC与热还原双重处理制得的rGO,其电导率最佳。将AC还原制得的rGO粉体加到3 wt%的海藻酸钠（SA）溶液中,配成不同浓度的rGO/SA悬浮液;随后,借助旋涂工艺,在CS瓷片表面修饰了一层rGO,经600℃退火2 h后成功制得rGO/CS生物陶瓷。rGO/SA悬浮液的浓度及旋涂次数会影响r... 

【文章来源】：西南科技大学四川省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

骨组织的结构图

物赋予骨以韧性强度。骨中的无机矿物成分以非化学计量的roxyapatites，HA）晶体为主，一般呈现针状、短棒状或板状，；而骨中的有机物主要由具有弹性的胶原（Collagen）纤维构成0%；此外，骨中还含有约 5 wt%的水[1]。组织的再生修复修复是骨组织修复的黄金标准，但其来源有限，而同种异体骨、免疫排斥反应、违反伦理道德等问题[10-15]。人工骨植入材料在的缺点，故受到全球科研人员的广泛关注。在过去的几十年被研究者们广泛研究，旨在达到骨缺损部位的功能重建与再同时期的研究者对人工骨修复材料的核心设计思路，发现它主到精巧的修复，再到复杂的原位再生三个阶段的跨越。在确保，人工骨修复材料的性能也从最初的生物惰性（第一代）逐步可降解能力（第二代），而能在分子水平上刺激细胞产生特殊骨组织再生的第三代骨修复材料已成为了当前的研究热点[16, 17

锆（Zr）、钛（Ti）等元素后，其矿化能力明显下降，表明上述元素的掺杂确实能有效地缓解硅酸钙陶瓷降解过快的缺点。此外，表 1-2 中列出的所有以 Ca、Si 为主体的硅酸盐生物陶瓷，它们均展现出良好的生物相容性和生物活性。然而，在促进细胞的增殖与分化方面，溶解速度相对减缓的镁黄长石、锌黄长石要比那些溶解较快的纯硅酸钙陶瓷（如硅灰石、假硅灰石、硅酸二钙和硅酸三钙）具有更好的表现，这主要归因于以下两点：一是因硅灰石等纯硅酸钙陶瓷溶解快，会造成微环境的 pH 值，快速升高，这在初期对细胞的增殖具有一定地抑制作用；二是因镁黄长石、锌黄长石会溶出适量的 Mg 和 Zn，这些溶出的微量元素具有刺激细胞增殖与成骨分化的作用。如图 1-3 所示，通过各种离子掺杂方式制备出的以Ca、Si为主体的硅酸盐生物陶瓷，它们在生理环境下溶出的无机离子，在骨的新陈代谢中发挥了至关重要的作用[38-42]。研究证实，Zn 不仅具有促进成骨的作用，还能显著抑制骨吸收[41, 43, 44]。而且，膳食中补锌能有效防止幼儿骨骼发育畸形等问题[39]。锶（Sr）在促进成骨，防治骨质疏松症方面具有显著的作用[38]。此外，适量的镁离子和铜离子的溶出，有助于促进新生血管的形成[38]。综上所述，通过上述离子的掺杂可有效改善纯硅酸钙生物陶瓷的骨再生修复性能。

【参考文献】：
期刊论文
[1]硅酸盐生物活性陶瓷用于骨组织修复及再生的研究[J]. 吴成铁,常江.  无机材料学报. 2013(01)
[2]骨移植替代材料在创伤骨科的应用[J]. 王呈,曾炳芳.  国际骨科学杂志. 2012(01)
[3]石墨烯的功能化及其相关应用[J]. 黄毅,陈永胜.  中国科学（B辑:化学）. 2009(09)
[4]组织工程化人工骨血管化研究[J]. 杨志明,樊征夫,解慧琪,秦廷武,彭文珍.  中华显微外科杂志. 2002(02)
[5]同种异体骨移植生物学[J]. 孙磊.  中国矫形外科杂志. 1996(01)

博士论文
[1]纳米硅酸锌的微波水热合成及用于改善可降解无机生物材料的性能[D]. 熊昆.华南理工大学 2013



本文编号：2989447