纳米羟基磷灰石在古象牙修复及QCM-D芯片中的应用研究

发布时间：2020-04-13 04:52

【摘要】：羟基磷灰石具有优异的生物相容性,是最有发展前景的生物材料之一。目前羟基磷灰石主要应用于骨植入/置换、牙科修复、催化剂及药物载体,并取得了良好的效果。然而,羟基磷灰石在骨质文物修复与QCM-D芯片中的应用研究鲜有报道。研究纳米羟基磷灰石对金沙遗址古象牙的固化作用,可以拓展纳米羟基磷灰石在文物保护领域的应用,为文物加固工作者保护与修复珍贵文物提供新的思路与方法。现有用于唾液蛋白吸附动力学研究的QCM-D羟基磷灰石芯片全部依赖进口、价格昂贵,亟待开发国产羟基磷灰石芯片,有效降低实验成本。本论文以纳米羟基磷灰石为研究对象,探索其在古象牙修复以及QCM-D芯片中的应用。首先,通过水热法合成羟基磷灰石纳米颗粒胶体,用以固化脆弱的金沙遗址古象牙,以纳米力学性能和表面形貌为指标评估固化效果;其次,采用电泳沉积技术结合超声处理在QCM-D金芯片表面制备纳米羟基磷灰石涂层,并利用QCM-D体外模拟唾液蛋白在口腔牙釉质表面的动态吸附过程,比较基质和个体差异对唾液蛋白吸附动力学行为的影响。研究的主要结果与结论如下:(1)经纳米羟基磷灰石固化处理后,疏松多孔的古象牙表面沉积了一层均匀致密的羟基磷灰石颗粒,象牙颜色与宏观纹理均未发生明显改变。固化处理后,古象牙表面的纳米硬度与弹性模量得到显著提高,摩擦系数与磨损量均明显降低。可见,纳米羟基磷灰石是一种理想的古象牙加固材料,可以在不引入外来物质和不影响文物观赏价值的前提下,有效改善古象牙的力学性能和抗磨损性能,并能防止各种有害因素对象牙文物的潜在损害。(2)采用电泳沉积技术和超声处理,可以在QCM-D金石英晶体芯片表面制备羟基磷灰石涂层。当悬浮液浓度为30 g/L、电场强度为150 V/cm时,金石英晶体芯片表面能沉积一层与基体结合强度高、均匀致密、厚度为35 nm的羟基磷灰石涂层,可用做QCM-D羟基磷灰石芯片。(3)唾液蛋白在羟基磷灰石与金芯片表面的吸附行为存在显著差异。金表面的唾液吸附膜具有更大的厚度与粘弹性,而羟基磷灰石表面的吸附膜具有更高的水合程度。
【图文】：

羟基磷灰石,硬组织,骨骼,生物体

.1 羟基磷灰石简介.1.1 羟基磷灰石特点与应用羟基磷灰石（Hydroxyapatite）简称 HAP 或 HA，是人和哺乳动物体内钙化硬组骨骼、牙齿）的主要无机组成部分，具有优异的生物相容性与生物活性[1-2]，其在体内的存在形式如图 1-1 所示。近年来，，羟基磷灰石受到生物医学、化学、地质学态学等领域的关注，是最热门的生物活性材料之一。植入人体的羟基磷灰石与骨骼肤、肌肉等软硬组织具有良好的相容性，不受免疫系统排斥，无毒害、致癌作用与体内组织产生快速良性结合，诱导组织生长，促进损伤部位的愈合。因此，羟灰石在骨植入/置换材料、药物载体运输、牙科修复材料中具有广阔的应用前景[（a）（b）

羟基磷灰石晶体

图 1-2 羟基磷灰石晶体结构示意简图[9]表 1-1 致密羟基磷灰石陶瓷的力学性能[10]力学性能羟基磷灰石陶瓷理论密度 3.156 g/cm3硬度 500-800 HV，2000-3500 Kno抗拉强度 40-100 MPa抗弯强度 20-80 MPa抗压强度 100-900 MPa断裂韧性 1 Mpa·m0.5杨氏模量 70-120 GPa磷灰石粉体的制备方法灰石主要存在于动物的硬组织中，自然界不存在羟基磷灰石的单
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O647.3;R318.08

【参考文献】