羟基磷灰石纳米纤维素复合材料制备及性能表征

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1、中文摘要在骨修复领域，骨仿生组织工程材料是一种很有发展潜力的骨替代材料，其中，羟基磷灰石(HAP)／有机高分子人造骨修复复合材料发展迅速。纳米纤维素(NanoCellulose，简称NC)是一种具有较好力学性能和生物相容性的天然有机高分子。本文以NC为基体，生物相容性良好的HAP为增强相，采用在模拟体液(SBF)中仿生沉积的方法制各HAP／NC复合材料。本实验采用静置方法培养一定厚度的NC基体，并研究了不同培养时间和温度对NC产量的影响。结果表明，在起始培养阶段，NC的产量与培养时间成正比关系；当培养温度为30℃时，

2、生物酶的活性高，从而NC的产量较高。因此，实验确定的NC的培养条件是时间为7d、温度为30℃。另外，采用SEM、XRD和FTIR对NC的结构进行了分析。结果表明，NC具有精细的网状结构，其纤维直径为5nnl左右，而纤维间的孔隙为微米级；NC的分予结构中含有羟基和醚键，这种特殊的分子结构使得纤维素微丝带相互交织、缠绕形成不规则的网状结构。SEM观察表明，采用预钙化和SBF仿生制备的HAP／NC复合材料沉积层致密，沉积颗粒呈圆球状；XRD和FTIR的数据说明复合材料的沉积相为磷酸根部分被碳酸根取代的HAP，且沉积颗粒结晶

3、度低、颗粒小，与人体骨中HAP的结构相似。另外，实验采用了磷化表明改性方法将磷酸基接枝在NC上，改善了NC基体诱导磷灰石形成的能力。经过磷化处理所制各的复合材料，沉积颗粒沿纤维在表面均匀分布，纤维间的孔隙更大。HAP／NC复合材料具有很好的生物相容性，是一种具有发展潜力的新型骨修复材料。关键词：纳米纤维素，羟基磷灰石，复合材料，仿生制备，磷化改性ABSTRACTBonebiomimetictissueengineeringisapromisingfabricationmethodfortheartificialbon

4、ematerials．Recently,thehydroxyapatite(HAP)／organiepolymercompositesforthebonerehabilitationhavebeendevelopedrapidly．Nanocellulose(NC)isakindofnatnralorganicpolymerwithgoodmechanicalpropertiesandbiocompatibility．11”HAP／NCcompositeWillsfabricatedbythebiomimeticme

5、thod．11leNCmatrixwasproducedbYstaticcultivationandthedifferentcultivationconditionsontheoutputofNCwereinvestigated．n塘NCoutputhadthedirectrelationwiththecultivationtimei鼢脚thecultivationtemperaturereached30℃biologicalenzymehadhighactiveness，thustheNCoutputwashigh

6、er．Additionally,thestructurecharactersofNCwerealsostudiedbySEM．Ⅺ①andFTIR．NChadthefinenetworkstructurewithafiberdiameterofaround5nm．Thehydroxylandaetherbondsexistedinthemolecularstructurewhichcontributedtotheformationofthenetwork．nleHAP／NCcompositewhichwasfabric

7、atedthroughcalciumpretreatmentandbiomimeticmutehadadensesedimentlayer,andthepelletparticlesdistributedonboththesurfaceandtheinside．n碡crystalsWerecarbonate—containingapatiteswithlowcrystallitesizeandcrystallinity,whichhadthesimilarcrystalstructuretothebone．Phosp

8、horylationattachedphosphategroupstothecellulosebYesterification,andimprovedthematrix’sabilitytoformapatite．n他particlesdistributedequallyonthesurfaceoftheHAP／pNCcompositeandt