碳纳米管/壳聚糖复合微球的原位仿生矿化及细胞相容性研究

发布时间：2024-07-06 13:05

　　天然骨组织主要是由有序排列的有机物高分子和取向性的纳米羟基磷灰石(Nano-hydroxyapatite, n-HA)组成的有机/无机复合材料。在许多研究中,学者们通常将n-HA粉末或颗粒直接与天然高分子材料混合,从而制备二者的复合材料。这样的复合材料体系中,n-HA粉末或颗粒往往以团聚形式存在,很难与有机基质形成纳米级化学结合。并且,n-HA粉末或颗粒多被包裹在有机基质内部,很难在骨修复及再生过程中发挥作用。因此,在骨修复材料表面构建纳米级磷灰石涂层,可有效改进骨修复材料表面生物活性及细胞响应特性。本研究利用乳化-交联法制备壳聚糖(Chitosan, CS)微球,为增加CS微球矿化活性位点,将混酸处理碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)引入CS微球,制备CNTs/CS复合微球。结果表明,复合微球中CNTs多包覆于微球内部,部分CNTs裸露在外,较均匀地分布在微球表面。利用仿生矿化技术,将CNTs/CS复合微球浸入过饱和磷酸钙溶液中,利用矿化液体系pH的缓慢升高来精确诱导调控n-HA在微球表面的仿生合成。结果表明,引入CNTs后,复合微球在相同时间下,CNTs/CS...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 生物医学材料的研究概述
        1.1.1 生物医学材料的定义与研究意义
        1.1.2 生物医学材料的发展
        1.1.3 生物医学材料的基本要求
            1.1.3.1 生物可靠性
            1.1.3.2 生物可使用性
            1.1.3.3 生物安全性
        1.1.4 生物医学仿生材料
            1.1.4.1 医学仿生材料
            1.1.4.2 骨修复仿生材料
    1.2 高分子微球
        1.2.1 高分子微球的定义和分类
        1.2.2 高分子微球的功能和医学应用
            1.2.2.1 高分子微球的功能
            1.2.2.2 高分子微球在医学中的应用
    1.3 表面修饰和仿生矿化技术
        1.3.1 生物材料与细胞之间的相互作用
        1.3.2 表面修饰技术
            1.3.2.1 生物涂层表面修饰法
            1.3.2.2 表面生物化
            1.3.2.3 表面形貌修饰法
        1.3.3 仿生矿化技术
            1.3.3.1 模拟体液矿化法
            1.3.3.2 交替矿化法
            1.3.3.3 过饱和溶液矿化法
    1.4 壳聚糖及其复合微球
        1.4.1 壳聚糖的结构特征及性质
        1.4.2 壳聚糖的主要生物特性
            1.4.2.1 生物降解性
            1.4.2.2 抗菌抑菌性
            1.4.2.3 对细胞膜的粘附性
        1.4.3 壳聚糖在生物医学中的应用
            1.4.3.1 药物缓/控释体系
            1.4.3.2 免疫吸附脱毒剂、凝血剂和抗肿瘤剂
            1.4.3.3 组织工程
        1.4.4 壳聚糖及其复合微球表面修饰方法
    1.5 本文工作
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
第二章 碳纳米管/壳聚糖复合微球的制备及表征
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验方法
            2.2.3.1 CNTs的酸化处理
            2.2.3.2 CS微球的制备
            2.2.3.3 CNTs/CS复合微球的制备
    2.3 微球表证
        2.3.1 扫描电镜检测
        2.3.2 傅里叶红外光谱仪测试
        2.3.3 能谱分析
        2.3.4 吸水率和溶胀率分析
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 CNTs酸化处理前后结构形貌分析
        2.4.2 复合CNTs前后微球表面形貌
        2.4.3 微球的吸水率溶胀率
        2.4.4 微球形成机理
    2.5 本章小结
第三章 碳纳米管/壳聚糖复合微球的原位仿生矿化研究
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验方法
            3.2.3.1 矿化液的配置
            3.2.3.2 微球的仿生矿化
            3.2.3.3 煅烧实验
    3.3 表征
        3.3.1 扫描电镜检测
        3.3.2 X射线衍射分析
        3.3.3 能谱分析
        3.3.4 吸水率和溶胀率分析
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 矿化微球XRD分析
        3.4.2 矿化CS微球的SEM分析
        3.4.3 矿化CNTs/CS复合微球的SEM分析
        3.4.4 CNTs/CS复合微球煅烧后形貌分析
        3.4.5 不同微球溶胀率和含水率
        3.4.6 CNTs/CS复合微球表面矿化机理
    3.5 本章小结
第四章 碳纳米管/壳聚糖复合微球的细胞相容性研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验方法
            4.2.3.1 细胞培基配制
            4.2.3.2 MG63细胞复苏与培养
            4.2.3.3 细胞与微球共培养
    4.3 表征
        4.3.1 细胞形态SEM观察
        4.3.2 MTT检测
        4.3.3 矿化结节形成检测(茜素红染色)
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 MG63细胞形态观察
        4.4.2 细胞在微球表面生长的形态分析
        4.4.3 细胞增殖能力MTT分析
        4.4.4 矿化结节形态观察
    4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
参考文献
硕士期间发表的论文及科研参与情况说明
致谢



本文编号：4002594