碳纳米基生物功能复合材料可控制备与性能研究
发布时间：2021-07-05 07:59
石墨烯（Graphene）及其衍生物良好的生物相容性、较大的比表面积、优良的力学及电学性能,使其在生物传感、组织工程、抗菌器件、生物医药等领域表现出广阔的应用前景。其中,三维石墨烯基凝胶作为最具有代表性的一类宏观体超材料,因其具有超轻的密度、丰富的孔隙、良好的力学可压缩性及结构稳定性,成为搭载其他功能材料的理想载体。本文探索了三维石墨烯基复合材料的制备及其在骨组织工程生物支架和污水过滤抗菌器件上的应用。此外,为了满足临床生物材料抗菌需求,基于碳量子点（Carbon quantum dots,CQDs）在自然光下具有独特的上转换性能,进一步研究了碳量子点/氧化锌复合材料的制备及在临床抗菌托槽上的应用。具体研究内容包括:1)三维还原氧化石墨烯/羟基磷灰石复合水凝胶的制备与性能研究以氧化石墨烯（Graphene oxide）为前驱体,通过水热、冷冻干燥制备还原氧化石墨烯气凝胶（Reduced graphene oxide aerogel,rGOA）。将含有钙和磷的离子液通过真空抽滤的方法灌注进rGOA中,在碱性环境下原位沉积羟基磷灰石。结合有限元模拟进行微纳尺度结构设计,实现该复合材料力学性...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯在不同领域的应用[8]
搭载多种纳米粒子，在微纳米尺度下对材料进行设计，改进支架性能；，Shibing Ye 等人将水溶性环氧树脂与氧化石墨烯气凝胶混合，并通过温度变使材料固化，制备出了具有一定弹性的氧化石墨烯/环氧树脂复合凝胶[18]。复合材料具有良好的三维网络形态，极低的密度，并且因为环氧树脂的加入了材料的抗压性能，并使复合材料具有了高弹性和热稳定性等诸多优异性可应用于多种领域。Andreas Stein 等人调节氧化石墨烯和酚醛树脂前体的量，出不同比例的氧化石墨烯石墨烯/酚醛树脂复合气凝胶[19]。其中，酚醛树脂作为氧化石墨烯组装的中介剂，可以控制气凝胶的宏观形状，使凝胶可以复应器内部形状，制备出具有一定空间三维结构的超轻氧化石墨烯/酚醛树脂气凝胶；这种复合材料因其本身的较大比表面积和高孔隙率从而具备较高的效率，可以吸收其重量 400 倍的氯仿，该凝胶可以作为一种有机溶剂的快速器件。Hongbo Ren 等人以三聚氰胺作为掺杂剂，通过水热自组装和热退火制备出掺氮石墨烯气凝胶；这种复合气凝胶材料具有石墨烯片所组成的典型网络结构，并表现出极强的疏水性，并且该复合气凝胶对有机溶剂重量吸附高达 52.6-111.6 g/g，并可以进行多次循环利用[20]。
图 1-3 石墨烯作为组织工程支架[8]。Fig 1-3 Graphene is used as a tissue engineering scaffold[8]. 1-4 石墨烯—生物相互作用。a 石墨烯纳米材料诱导哺乳动物细胞毒性（氧化应激，凋亡和炎症）的机制。 b 石墨烯给药后在动物体内诱导的体内器官毒性[8]。ig 1-4 The interaction between graphene and organism. a Mechanism of graphanomaterial-induced toxicity (oxidative stress, apoptosis, and inflammation) in mammalian c
【参考文献】：
期刊论文
[1]Comprehensive Application of Graphene: Emphasis on Biomedical Concerns[J]. S.Syama,P.V.Mohanan. Nano-Micro Letters. 2019(01)
[2]Trends Analysis of Graphene Research and Development[J]. Lixue Zou,Li Wang,Yingqi Wu,Caroline Ma,Sunny Yu,Xiwen Liu. Journal of Data and Information Science. 2018(01)
[3]骨膜组织工程的研究进展[J]. 宋菊青,施雪涛,王迎军. 中国材料进展. 2016(06)
[4]骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景[J]. 马新芳,张静莹. 中国组织工程研究. 2014(30)
[5]骨组织工程支架材料及其血管化的研究进程[J]. 赵天源,孙红. 中国组织工程研究. 2013(38)
[6]氧化石墨烯的可控还原及结构表征[J]. 杨旭宇,王贤保,李静,杨佳,万丽,王敬超. 高等学校化学学报. 2012(09)
[7]纳米氧化锌抗菌性能及机制[J]. 胡占江,赵忠,王雪梅. 中国组织工程研究. 2012(03)
[8]添加四针状氧化锌晶须抗菌剂对义齿软衬材料抗菌性能的初步研究[J]. 肖月,杜滢,王健平,冯志刚,卓浪,宋欣. 华西口腔医学杂志. 2011(04)
[9]乙醇热液合成羟基磷灰石粉末的X射线衍射和拉曼光谱分析[J]. 梁晓峰,赵大磊,邓华丽,王军霞,尹光福. 光谱实验室. 2010(04)
[10]纳米ZnO的制备及其抗菌特性的研究[J]. 周双喜. 五邑大学学报(自然科学版). 2008(02)
硕士论文
[1]基于石墨烯薄膜的自发热路面融雪化冰研究[D]. 张宝强.兰州大学 2018
本文编号：3265690
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯在不同领域的应用[8]
搭载多种纳米粒子，在微纳米尺度下对材料进行设计，改进支架性能；，Shibing Ye 等人将水溶性环氧树脂与氧化石墨烯气凝胶混合，并通过温度变使材料固化，制备出了具有一定弹性的氧化石墨烯/环氧树脂复合凝胶[18]。复合材料具有良好的三维网络形态，极低的密度，并且因为环氧树脂的加入了材料的抗压性能，并使复合材料具有了高弹性和热稳定性等诸多优异性可应用于多种领域。Andreas Stein 等人调节氧化石墨烯和酚醛树脂前体的量，出不同比例的氧化石墨烯石墨烯/酚醛树脂复合气凝胶[19]。其中，酚醛树脂作为氧化石墨烯组装的中介剂，可以控制气凝胶的宏观形状，使凝胶可以复应器内部形状，制备出具有一定空间三维结构的超轻氧化石墨烯/酚醛树脂气凝胶；这种复合材料因其本身的较大比表面积和高孔隙率从而具备较高的效率，可以吸收其重量 400 倍的氯仿，该凝胶可以作为一种有机溶剂的快速器件。Hongbo Ren 等人以三聚氰胺作为掺杂剂，通过水热自组装和热退火制备出掺氮石墨烯气凝胶；这种复合气凝胶材料具有石墨烯片所组成的典型网络结构，并表现出极强的疏水性，并且该复合气凝胶对有机溶剂重量吸附高达 52.6-111.6 g/g，并可以进行多次循环利用[20]。
图 1-3 石墨烯作为组织工程支架[8]。Fig 1-3 Graphene is used as a tissue engineering scaffold[8]. 1-4 石墨烯—生物相互作用。a 石墨烯纳米材料诱导哺乳动物细胞毒性（氧化应激，凋亡和炎症）的机制。 b 石墨烯给药后在动物体内诱导的体内器官毒性[8]。ig 1-4 The interaction between graphene and organism. a Mechanism of graphanomaterial-induced toxicity (oxidative stress, apoptosis, and inflammation) in mammalian c
【参考文献】：
期刊论文
[1]Comprehensive Application of Graphene: Emphasis on Biomedical Concerns[J]. S.Syama,P.V.Mohanan. Nano-Micro Letters. 2019(01)
[2]Trends Analysis of Graphene Research and Development[J]. Lixue Zou,Li Wang,Yingqi Wu,Caroline Ma,Sunny Yu,Xiwen Liu. Journal of Data and Information Science. 2018(01)
[3]骨膜组织工程的研究进展[J]. 宋菊青,施雪涛,王迎军. 中国材料进展. 2016(06)
[4]骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景[J]. 马新芳,张静莹. 中国组织工程研究. 2014(30)
[5]骨组织工程支架材料及其血管化的研究进程[J]. 赵天源,孙红. 中国组织工程研究. 2013(38)
[6]氧化石墨烯的可控还原及结构表征[J]. 杨旭宇,王贤保,李静,杨佳,万丽,王敬超. 高等学校化学学报. 2012(09)
[7]纳米氧化锌抗菌性能及机制[J]. 胡占江,赵忠,王雪梅. 中国组织工程研究. 2012(03)
[8]添加四针状氧化锌晶须抗菌剂对义齿软衬材料抗菌性能的初步研究[J]. 肖月,杜滢,王健平,冯志刚,卓浪,宋欣. 华西口腔医学杂志. 2011(04)
[9]乙醇热液合成羟基磷灰石粉末的X射线衍射和拉曼光谱分析[J]. 梁晓峰,赵大磊,邓华丽,王军霞,尹光福. 光谱实验室. 2010(04)
[10]纳米ZnO的制备及其抗菌特性的研究[J]. 周双喜. 五邑大学学报(自然科学版). 2008(02)
硕士论文
[1]基于石墨烯薄膜的自发热路面融雪化冰研究[D]. 张宝强.兰州大学 2018
本文编号：3265690
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