钙钛矿结构生物材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-06-05 10:07

  本文关键词：钙钛矿结构生物材料的制备及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钙钛矿结构氧化物因独特的生物相容性,在生物材料方面有着广泛的应用,尤其钛酸锶广泛地用于临床上治疗骨质疏松症,是临床医学和组织工程中广泛应用的生物材料。本论文主要研究钙钛矿结构MTi O3(M=Ba,Sr,Ca)纳米颗粒修饰的钛基钛酸盐纳米线生物支架材料和yolk-shell结构的m Si O2@Sr Ti O3药物缓释载体的制备和性能,通过表面形貌表征(SEM、TEM)、材料物相分析(XRD)、以及细胞活性测试(MTT,ALP)等手段研究了仿生型支架材料和yolk-shell结构药物缓释载体的结构和性能,其结果归纳总结如下:以立体网状结构的钛基钛酸盐纳米线支架为模板通过水热法在钛酸盐纳米线上成功修饰上钙钛矿结构的Sr Ti O3、Ba Ti O3纳米颗粒和Ca Ti O3立方体薄膜。Sr Ti O3、Ba Ti O3纳米颗粒(直径大约150nm)均匀镶嵌在钛酸盐纳米线上形成异质结构,同时钛酸盐纳米线保持原有的立体网状结构。Ca Ti O3立方块均匀分布在钛基表面形成钛酸钙立方体薄膜。随后运用细胞体外培养技术来评估材料的生物相容性。系统地研究了成骨细胞MG63在钛基钛酸盐纳米线、钛酸钡和钛酸锶纳米颗粒修饰的支架材料和钛酸钙薄膜四种材料表面的生长增殖分化情况,结果表明MG63细胞在Ca Ti O3薄膜材料和钛酸盐纳米线表面的粘附、生长、分化情况较好,生物相容性和生物活性较高,可以促进细胞增殖分化。Sr Ti O3和Ba Ti O3材料的生物活性较低,对细胞的增殖无明显的促进作用。观察材料浸渍于模拟体液一定时间后表面的变化情况,在浸渍模拟体液四周后在钛酸钙薄膜的表面形成了一层羟基磷灰石层,说明钛酸钙薄膜材料具有诱导羟基磷灰石形成的能力。有望作为新一代的骨移植或者残损修复的生物支架材料应用于生物医疗领域。通过层层包覆和选择刻蚀的方法,成功制备了yolk-shell结构的m Si O2@Sr Ti O3纳米微球药物缓释载体,该药物缓释载体是由不规则的介孔Si O2组成的内核,外壳是由介孔的Sr Ti O3构成,平均直径大约300 nm,内核有不规则的介孔孔道,核与壳之间有很大的空隙,有利于药物分子的负载和释放。随后运用细胞体外培养技术,评估该药物缓释载体的生物活性和相容性,结果表明该药物缓释载体本身具有促进成骨细胞增殖、分化的功能,因此该药物载体集药物负载、释放和促进成骨细胞增殖分化于一体,可以作为一种高效的药物缓释载体。
【关键词】：钙钛矿 yolk-shell 生物支架 生物相容性 药物缓释
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 生物医用材料的发展趋势10-11
• 1.2 钙钛矿结构氧化物纳米材料11-15
• 1.2.1 钙钛矿结构氧化物纳米材料的生物性能12-13
• 1.2.1.1 钙钛矿结构热释电性应用与步态识别12
• 1.2.1.2 钙钛矿结构压电性应用与生物压电陶瓷12-13
• 1.2.2 钙钛矿结构生物材料的制备方法13-15
• 1.2.2.1 模板法13-14
• 1.2.2.2 高温固相合成法14
• 1.2.2.3 液相合成法14-15
• 1.3 钙钛矿结构生物材料的研究进展15-19
• 1.4 Yolk-shell结构在药物载体中的应用研究进展19-22
• 1.5 本课题的研究内容22-24
• 第二章 钙钛矿结构纳米支架材料的制备和生物相容性研究24-42
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-31
• 2.2.1 实验试剂25-26
• 2.2.2 钛酸盐纳米线薄膜基体的制备26
• 2.2.3 钙钛矿纳米材料薄膜的制备26-27
• 2.2.4 生物性能测试27-31
• 2.2.4.1 细胞培养27
• 2.2.4.2 细胞接种27-28
• 2.2.4.3 细胞在生物材料表面增殖情况的测定28-29
• 2.2.4.4 细胞在生物材料表面生长活性测试29
• 2.2.4.5 细胞染色29-30
• 2.2.4.6 细胞在生物材料表面生长形态观测30-31
• 2.3 结果与讨论31-41
• 2.3.1 钙钛矿结构支架材料的结构与形貌表征31-35
• 2.3.2 钙钛矿结构支架材料的生物相容性评估35-41
• 2.3.2.1 成骨细胞在钙钛矿结构支架材料上的形态35-38
• 2.3.2.2 成骨细胞在功能化支架材料上的增殖 (MTT)38-39
• 2.3.2.3 成骨细胞在功能化支架材料上的分化(ALP)39-40
• 2.3.2.4 钛酸钙薄膜材料矿化研究40-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第三章 钙钛矿结构药物缓释载体的制备及性能研究42-52
• 3.1 引言42-43
• 3.2 实验过程43-46
• 3.2.1 实验试剂43-44
• 3.2.2 yolk-shell结构的mSiO_2@SrTiO_3纳米微球药物缓释载体的制备44-45
• 3.2.3 mSiO_2@SrTiO_3纳米微球药物缓释载体药物缓释性能45
• 3.2.4 mSiO_2@SrTiO_3纳米微球药物缓释载体生物相容性能评估45-46
• 3.3 结果与讨论46-51
• 3.3.1 mSiO_2@SrTiO_3纳米微球药物缓释载体的结构和形貌表征46-49
• 3.3.2 mSiO_2@SrTiO_3纳米微球药物缓释载体生物相容性评估49-50
• 3.3.3 mSiO_2@SrTiO_3纳米微球药物缓释载体药物缓释性能测试50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 结论与展望52-54
• 4.1 主要结论52-53
• 4.2 工作展望53-54
• 参考文献54-62
• 攻读学位期间的研究成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

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本文编号：423465