仿生碳掺杂羟基磷灰石的制备及软骨矿化研究

发布时间：2018-03-02 05:29

本文关键词： 纳米材料碳羟基磷灰石自然沉淀法生物矿化聚乳酸软骨力学改性　出处：《扬州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：羟基磷灰石是钙磷灰石的自然矿物化,但是经常被写成Ca10(PO4)6(OH)2的形式来突出它是由两部分组成,是一种常见的具有优秀生物相容性和活性的生物材料,并且其无毒无害,无腐蚀性等特性在生物医学领域有着广泛的应用。由于羟基磷灰石在高分子材料以及生物体软骨表面起到力学改性的作用,本论文主要内容如下:1.不同碳酸根掺杂量的羟基磷灰石通过自然沉淀法成功制备。以Ca(N03)2-(NH4)2HP04-NH4HC03-SBF为反应体系,采用沉淀法制备出不同碳酸根掺杂量的羟基磷灰石。制备上述碳羟基磷灰石过程中,主要是考察了水热温度、陈化热时间以及反应体系pH值等条件对样品形貌的影响。利用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、场发射透射电镜、热重分析仪以及X射线光电子能谱仪等多种表征手段研究了碳酸根羟基磷灰石的组成、粒径以及碳酸根替代的类型及含量。结果表明:在pH值为10,反应温度为95℃时,合成的粉末为B型取代为主的混合型取代碳酸根羟基磷灰石;随着碳酸根掺杂量的增加,碳酸根羟基磷灰石结晶度降低,颗粒尺寸减小至粒径为10-20 nm,长度约35nm。综上可以看出碳羟基磷灰石是一种很好的骨替代和填充材料,在共混以及自然矿化途径中都能起到很好的力学性能增强作用。2.利用共混法制备了在模拟体液中合成的含碳量为8%的纳米羟基磷灰石增强型聚乳酸纳米复合薄片材料,并研究了该薄片的微观形貌和力学性能。扫描电镜显示出羟基磷灰石共混在聚乳酸薄片中的表观形貌。红外和拉曼光谱仪分析出薄片中具有磷酸根离子体现出羟基磷灰石与聚乳酸已共混均匀。我们使用高分辨率多参数原子力显微镜(AFM)来研究薄片的纳米力学性能,且随着共混量的增大,杨氏模量、粗糙度和以及比表面积均增大。3.此实验中,原子力显微镜(AFM)来表征在矿化过程中的聚乳酸纤维的形态和纳米力学性能的差异。聚乳酸纳米纤维在5倍模拟体液中采用不同周期(0,1,3,5,7和21天)来进行生物矿化。羟基磷灰石在没有矿化样品中不显眼,但在矿化样品中分布十分明显。原子力显微镜图像表明随着矿化天数的增加,聚乳酸纤维表面粗糙度增加。这里,我们使用高分辨率多参数原子力显微镜(AFM)来研究一个聚乳酸纳米纤维在5倍模拟体液矿化过程中该纤维的结构和纳米力学性能的改变。在此矿化期间,杨氏模量的变化随时间变化尤其明显。4.在这项研究中,原子力显微镜(AFM)被用来表征牛关节软骨在矿化环境中的表观形貌和生物力学性能。在没有矿化的样品中牛关节软骨胶原束的形态学差异并没有矿化后的样品明显。盐酸胍处理牛关节软骨,这一方法加速了软骨矿化的过程。原子力显微镜被用来研究软骨的表层和中间层的纳米级的结构差异。原子力显微镜图像表明,矿化后的软骨比没有矿化后的粗糙。蛋白聚糖嵌入Ⅱ型胶原会影响关节软骨的生物力学性能。尽管具有如此至关重要的作用,但是对它的结构仍然知之甚少。软骨在模拟体液矿化过程中采用高分辨率多参数的原子力显微镜(AFM)来研究胶原结构的变化以及力学性能。矿化导致关节软骨上表面和内部的粗糙度变化。在矿化过程中软骨细胞外基质的形态学变化是不可逆的。由短节胶原的长度和厚度来表征软骨的纳米结构。随着矿化时间的增长,长度随之减小但是厚度逐渐增大。杨氏模量,粘附力等力学性能也有相应的变化。
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【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ132.32;R318.08

【参考文献】