左旋多巴胺对羟基磷灰石仿生合成及性能影响的研究

发布时间：2017-10-23 22:02

  本文关键词：左旋多巴胺对羟基磷灰石仿生合成及性能影响的研究

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【摘要】：羟基磷灰石(HAP)作为一种优异的骨修复替代材料,虽然具有良好的生物性能,但是脆性大、强度低、高温易分解的性质使其应用受到极大的限制。然而具有特殊形貌及结构特性的羟基磷灰石可提高自身的性能,所以近年来,受生物矿化学的启发,在反应体系中加入生物分子模板物质制备尺寸及形貌可控的羟基磷灰石的方法引起广泛关注,可提高羟基磷灰石的生物性能和力学强度,同时用于制备有机／无机型复合粉体。所以如何利用生物分子辅助-仿生矿化法调控材料的大小、形态、结构、生长取向和排布是提高有机／无机复合粉体性能的重要手段之一。 针对现阶段多采用一些表面活性剂和高分子聚合物等非生物大分子调控HAP的结构特性和对模板剂与无机物之间的相互协同作用的研究较少,本论文进行了生物分子左旋多巴胺(L-DOPA)对羟基磷灰石仿生合成及生物性能影响的研究。本论文围绕以生物分子L-DOPA模板辅助,水热仿生法制备具有独特形貌和结构特性的HAP/L-DOPA复合粉体,并对其生物性能进行研究,提出了生物模板辅助-水热仿生法制备HAP/L-DOPA复合粉体技术,发展了具有特殊形貌的HAP/L-DOPA复合粉体的理论研究,并研究了HAP/L-DOPA复合粉体的形貌形成机制。旨在深入理解L-DOPA生物模板在水热仿生矿化制备过程中对羟基磷灰石晶体形核、生长及形貌的调控作用,进而探索L-DOPA生物模板对HAP/L-DOPA复合粉体的结构特性的影响机制及生物性能影响的研究,为HAP/生物分子复合粉体的制备工艺开发具有指导意义。 本论文的主要内容概括如下： (1)水热法仿生制备工艺参数对HAP/L-DOPA复合粉体的物相结构的影响较大。pH值变化从pH5到pH10时,HAP/L-DOPA复合粉体从三斜磷钙石(CaHPO4)—碱式磷酸钙(Ca9HPO4(PO4)5OH)—羟基磷灰石(HAP)的物相转化；而水热时间的延长却让HAP/L-DOPA复合粉体的物相结构从CaPO3(OH)向HAP转变；水热温度变化从120℃至180℃时,HAP/L-DOPA复合粉体为纯HAP物相,且结晶度随水热温度的升高而增大。 (2)研究结果发现水热工艺参数直接造成HAP/L-DOPA复合粉体形貌的差异。随着L-DOPA生物分子的浓度增大,HAP/L-DOPA复合粉体的表面形貌由一维棒状形貌一二维有棱角的平板状形貌一二维叶状形貌变化。pH值变化从pH5到pH10时,HAP/L-DOPA复合粉体的表面形貌由棒状向平板状形貌转变。当pH值为5时,L-DOPA浓度为83%,可制备具有竹叶形貌的HAP/L-DOPA复合粉体；随着水热时间的延长HAP/L-DOPA复合粉体的表面形貌向纳米颗粒形貌—蜂窝状形貌—花状形貌—棒状和片状混合形貌—平板状形貌变化；水热温度从120℃升高至180℃HAP/L-DOPA复合粉体的表面形貌从不规则片状形貌—棒状和片状形貌—棒状形貌—平板状形貌转变。 (3)体外溶解实验结果表明：HAP/L-DOPA复合粉体经过SBF溶液的浸泡,其表面沉积了类骨碳酸磷酸盐,表面的平板HAP变薄也变卷曲,质量随浸泡时间的延长而增大,但是SBF溶液的pH值变化不大,表明HAP/L-DOPA复合粉体作为植入体不会改变人体生理体液的酸碱环境。 (4)MTT实验表明：通过MTT法对HAP/L-DOPA复合粉体的毒性等级进行评价,细胞毒性等级在0-1级范围,有利于L-929细胞的生长、增殖和代谢,L-929细胞的细胞增殖率都在85%以上,具有良好的细胞相容性。
【关键词】：羟基磷灰石 左旋多巴胺 水热法 仿生合成 复合粉体
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08;O621.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-29
• 1.1 引言14-15
• 1.2 羟基磷灰石简介15-17
• 1.2.1 羟基磷灰石的晶体结构和表面特性15-16
• 1.2.2 羟基磷灰石的性质特点16-17
• 1.3 羟基磷灰石的合成方法17-23
• 1.3.1 干法18
• 1.3.2 湿法18-21
• 1.3.3 生物源合成法21-22
• 1.3.4 组合法22-23
• 1.4 仿生合成法23-25
• 1.5 仿生合成羟基磷灰石的研究现状25-27
• 1.6 本论文的研究目的和意义27
• 1.7 本论文的主要内容27-28
• 1.8 本论文的创新点28-29
• 第二章 实验部分29-36
• 2.1 实验原料和仪器29-30
• 2.1.1 主要试剂及来源29-30
• 2.1.2 主要仪器30
• 2.2 合成工艺30-32
• 2.2.1 不同L-DOPA浓度下的HAP/L-DOPA复合粉体的制备30-31
• 2.2.2 不同pH值下的HAP/L-DOPA复合粉体的制备31
• 2.2.3 不同水热时间下的HAP/L-DOPA复合粉体的制备31
• 2.2.4 不同水热温度下的HAP/L-DOPA复合粉体的制备31-32
• 2.3 生物性能实验32-34
• 2.3.1 体外溶解实验32-33
• 2.3.2 生物毒性实验33-34
• 2.4 测试与表征34-36
• 2.4.1 红外分析(FTIR)34
• 2.4.2 热重/差热分析(TGA/DTA)34
• 2.4.3 X射线衍射分析(XRD)34
• 2.4.4 透射电镜分析(TEM)34-35
• 2.4.5 激光拉曼光谱(Raman)35
• 2.4.6 场扫描电子显微镜(FESEM)35
• 2.4.7 X-射线光电子能谱仪(XPS)35-36
• 第三章 HAP/L-DOPA复合粉体的仿生合成工艺研究36-63
• 3.1 引言36-37
• 3.2 L-DOPA浓度对HAP/L-DOPA复合粉体影响的结果与讨论37-48
• 3.2.1 L-DOPA浓度对HAP/L-DOPA复合粉体的物相结构影响37-40
• 3.2.2 L-DOPA浓度对HAP/L-DOPA复合粉体的成分影响40-44
• 3.2.3 L-DOPA浓度对HAP/L-DOPA复合粉体的形貌影响44-45
• 3.2.4 HAP/L-DOPA复合粉体的晶体结构分析45-47
• 3.2.5 HAP/L-DOPA复合粉体的形成机理47-48
• 3.3 pH值对HAP/L-DOPA复合粉体影响的结果与讨论48-54
• 3.3.1 pH值对HAP/L-DOPA复合粉体的物相结构影响48-50
• 3.3.2 pH值对HAP/L-DOPA复合粉体的成分影响50-52
• 3.3.3 pH值对HAP/L-DOPA复合粉体的形貌影响52-54
• 3.4 水热时间对HAP/L-DOPA复合粉体影响的结果与讨论54-58
• 3.4.1 水热时间对HAP/L-DOPA复合粉体的物相结构影响54-55
• 3.4.2 水热时间对HAP/L-DOPA复合粉体的成分影响55-56
• 3.4.3 水热时间对HAP/L-DOPA复合粉体的形貌影响56-58
• 3.4.4 HAP/L-DOPA复合粉体的形成机理58
• 3.5 水热温度对HAP/L-DOPA复合粉体影响的结果与讨论58-61
• 3.5.1 水热温度对HAP/L-DOPA复合粉体的物相结构影响58-59
• 3.5.2 水热温度对HAP/L-DOPA复合粉体的成分影响59-60
• 3.5.3 水热温度对HAP/L-DOPA复合粉体的形貌影响60-61
• 3.6 小结61-63
• 第四章 HAP/L-DOPA复合粉体的生物相容性研究63-71
• 4.1 引言63
• 4.2 HAP/L-DOPA复合粉体的体外溶解实验63-67
• 4.2.1 SBF浸泡时间对HAP/L-DOPA复合粉体的物相影响63-64
• 4.2.2 SBF浸泡前后HAP/L-DOPA复合粉体表面的形貌观察64-65
• 4.2.3 SBF浸泡前后HAP/L-DOPA复合粉体的质量变化65-66
• 4.2.4 SBF浸泡时间对SBF溶液pH值的影响66-67
• 4.3 HAP/L-DOPA复合粉体的细胞毒性实验67-69
• 4.4 小结69-71
• 结论71-73
• 展望73-74
• 参考文献74-82
• 攻读学位期间发表论文82-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：1085555