锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料性能研究

发布时间：2017-04-13 10:12

  本文关键词：锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：骨骼是维持人体正常生理功能的重要组成部分,具有承受外力、支撑器官的功能。近年来交通事故创伤和疾病等造成的骨缺损对人们的生产生活带来极大困扰。因此发展满足人体功能需求的骨替代材料具有重要的意义。β-磷酸三钙是一种生物可吸收陶瓷材料,因其无机成分与骨相似,具有良好的生物相容性、生物降解性等是目前研究的重点。锰是对骨生长重要的微量金属元素之一,锰对硫酸软骨素的合成具有重要作用,而硫酸软骨素是形成骨骼的重要成分。因此本论文开展锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料性能研究具有重要意义。本论文采用凝胶溶胶法按Ca+Mn/P=1.5的比例合成5%、15%、30%锰掺杂β-磷酸三钙粉体。XRD分析表明,锰掺杂β-磷酸三钙粉体结晶度较好。锰离子替代晶格中钙离子后的特征衍射峰整体向高角度偏移,晶面间距减小。随着锰含量增加,β-TCP晶格常数a逐渐减小,c呈现先减小后增大趋势。粒径分析表明锰掺杂β-磷酸三钙粉体粒度较小且颗粒分布均匀,整体控制在40μm以下。在制备多孔材料过程中通过抗压强度试验,选择浓度为6wt%的PVA溶液作为粘结剂,致孔剂硬脂酸的含量为30wt%,保证多孔材料在具有一定机械强度的同时具有较高的孔隙率。随着锰掺杂量增加多孔材料体积收缩明显。SEM形貌分析表明,多孔仿骨材料内部有三维网状的大孔与微孔结构且贯通性良好,利于骨细胞的粘附增殖和骨组织长入,符合骨替代材料的要求。在1.5SBF溶液中对锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料进行28d降解试验,经XRD和FTIR分析,降解后材料表面沉积有类骨磷灰石物质。随着锰掺杂量增加,新生成的类磷灰石物质减少,但是结晶度显著增强。pH分析表明,偏碱性的环境较利于沉积物质生成。在干摩擦、SBF溶液和血浆三种润滑环境中,分别对0%Mn-TCP、5%Mn-TCP、15%Mn-TCP、30%Mn-TCP进行摩擦磨损性能研究。随着锰掺杂量增加,试样的稳态摩擦因数均呈明显上升趋势。应是锰添加后晶格结构收缩,材料表面粗糙度增大导致的。0%Mn-TCP在干摩擦时稳态摩擦因数最大为0.10,而在SBF环境中摩擦因数最小为0.06。而5、15、30%Mn-TCP都是在干摩擦条件下材料的稳态摩擦系数较大,而在血浆润滑条件下稳态摩擦系数较小。
【关键词】：β-磷酸三钙 多孔 锰 降解 摩擦磨损
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 骨的结构和功能12-14
• 1.3 生物材料14-21
• 1.3.1 生物医用金属材料15-16
• 1.3.2 生物医用高分子材料16-17
• 1.3.3 生物医用无机材料17-20
• 1.3.4 β-磷酸三钙多孔仿骨材料的研究20-21
• 1.4 锰的作用21-22
• 1.4.1 锰在人体内的作用21-22
• 1.4.2 锰对β-磷酸三钙晶体结构的影响22
• 1.5 本论文研究的内容和意义22-24
• 第2章 锰掺杂β-磷酸三钙粉体的制备及性能表征24-36
• 2.1 试验仪器与试剂25-26
• 2.2 制备锰掺杂β-磷酸三钙粉体试验过程26-27
• 2.3 锰掺杂β-磷酸三钙粉体测试方法27-28
• 2.3.1 X射线衍射分析27
• 2.3.2 傅里叶红外分析27
• 2.3.3 粉体粒径检测27-28
• 2.4 结果与讨论28-33
• 2.5 本章小结33-36
• 第3章 锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料的制备及性能表征36-52
• 3.1 制备锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料仪器与试剂37-38
• 3.2 制备锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料试验过程38-42
• 3.2.1 致孔剂和粘结剂的选择38-41
• 3.2.2 制备锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料过程41-42
• 3.3 材料的性能检测与表征42-44
• 3.3.1 X射线衍射分析42
• 3.3.2 傅里叶红外分析42
• 3.3.3 抗压强度分析42
• 3.3.4 扫描电镜分析42-43
• 3.3.5 硬度检测分析43-44
• 3.4 结果与分析44-50
• 3.4.1 抗压强度分析44-45
• 3.4.2 X射线衍射分析45-46
• 3.4.3 傅里叶红外分析46-47
• 3.4.4 SEM形貌分析47-49
• 3.4.5 维氏硬度分析49-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第4章 锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料的体外降解研究52-64
• 4.1 降解实验所需仪器和试剂52-53
• 4.2 配制SBF溶液53-55
• 4.3 体外降解试验过程55
• 4.4 材料的检测与性能表征55-56
• 4.4.1 pH值的检测55
• 4.4.2 降解试样质量变化55-56
• 4.4.3 降解试样材料的成分检测56
• 4.4.4 降解后材料的表观形貌56
• 4.5 结果分析与讨论56-62
• 4.6 本章小结62-64
• 第5章 锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料的摩擦学性能研究64-80
• 5.1 试验设备和参数设置64-65
• 5.2 摩擦磨损机理简介65-67
• 5.2.1 摩擦理论65
• 5.2.2 磨损理论65-67
• 5.3 试验结果分析67-78
• 5.3.1 干摩擦时摩擦行为分析67-72
• 5.3.2 SBF环境摩擦磨损分析72-75
• 5.3.3 血浆环境摩擦磨损分析75-78
• 5.4 本章小结78-80
• 第6章 总结与展望80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-87
• 攻读硕士学位期间发表论文87-88
• 导师及作者简介88-90
• 致谢90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李慧;;生物医学材料研究现状及进展[J];临床医学工程;2012年11期

2 李威;谭相石;;锰离子转运、代谢与稳态平衡调控[J];生命科学;2012年08期

3 黄永栋;蒋卫平;;骨缺损的临床治疗进展[J];医学综述;2009年13期

4 颜卿;;贫血与锰[J];广东微量元素科学;2008年06期

5 岳秀艳;史廷春;;生物材料的生物制造成形方法[J];自然科学进展;2008年04期

6 孙皎;;颅颌面植入材料[J];口腔材料器械杂志;2008年01期

7 方明山;贾木欣;肖仪武;;溶胶—凝胶法制备多孔无机陶瓷膜进展[J];矿冶;2007年02期

8 杨心乐;王桂兰;张忠诚;;锰与人体健康[J];医学综述;2006年18期

9 宋涛;鲁继荣;李善玉;;微量元素硒、锰、砷与小儿支气管哮喘的关系[J];中国妇幼保健;2006年11期

10 刘玉增,李琪文,王继芳;冻干同种异体骨与冻干异种骨移植治疗骨缺损的比较实验研究[J];中国骨伤;2005年05期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 侯乐干;医用多孔钛基金属材料制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

2 王思群;β-TCP多孔生物陶瓷软骨组织工程支架的研发及应用研究[D];复旦大学;2009年

3 齐国超;镁磷灰石涂层生物材料组织与性能研究[D];东北大学;2008年

4 周大利;磷酸钙系新型骨修复复合材料的研究[D];四川大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘玉成;匹配于仿生非光滑制动盘摩擦材料的研制[D];吉林大学;2015年

2 王宝刚;基于造粒技术的仿生摩擦材料研究[D];吉林大学;2013年

3 李闪;等离子堆焊镍基合金的组织及其磨损性能[D];大连理工大学;2012年

4 沙莉;β-磷酸三钙及其复合材料的制备与性能研究[D];吉林大学;2012年

5 孙源;河狸牙齿的三维建模与力学性能分析[D];合肥工业大学;2012年

6 魏礼成;增强型生物陶瓷棒的设计与生物力学研究[D];复旦大学;2011年

7 赵伟;骨结构的有限元分析及在碰撞中的被动安全性响应[D];大连交通大学;2010年

8 荣小芳;泡沫碳化硅修复兔下颌骨临界骨缺损的实验研究[D];中国医科大学;2009年

9 刘虹志;TZ3Y20A-SrSO_4陶瓷基复合材料的制备及摩擦学性能[D];哈尔滨工业大学;2008年

10 李素芹;β-磷酸三钙多孔陶瓷的制备及其生物活性评价[D];河南科技大学;2008年

  本文关键词：锰掺杂β-磷酸三钙多孔仿骨材料性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：303347