壳聚糖共价接枝碳纳米管_羟基磷灰石骨组织工程材料的制

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1、壳聚糖共价接枝碳纳米管/羟基磷灰石骨组织工程材料的制备及表征#陈黎，胡静晓，沈新宇，童华**510152025（武汉大学化学与分子科学学院，武汉430072）摘要：本文采用壳聚糖共价接枝碳纳米管结合原位沉淀法制备了壳聚糖-碳纳米管/羟基磷灰石复合材料。通过红外光谱分析，证明了壳聚糖与碳纳米管之间通过共价键连接。对比未添加碳纳米管的壳聚糖/羟基磷灰石复合材料，壳聚糖-碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的力学性能得到明显提高。碳纳米管的加入对复合材料中的无机粒子的形貌有着明显的调控作用，呈现出比较均一的纳米棒状结构。研究表明：碳纳米管增强相的加入以及共价接枝方法对碳纳米管与壳聚糖

2、两相间结合力的提高，是复合材料力学性能提高的主要因素。关键词：羟基磷灰石；碳纳米管；壳聚糖；共价接枝中图分类号：Q811.7Preparationandcharacterizationofchitosan-covalentlygraftedmultiwalledcarbonnanotubes/hydroxyapatitecompositeforbonetissueengineeringCHENLi,HUJingxiao,SHENXinyu,TONGHua(CollegeofChemistryandMolecularSciences,WuhanUniversity,WuHan

3、430072)Abstract:Inthispaper,anovelchitosan-graftedmultiwalledcarbonnanotubes/hydroxyapatite(CS-MWNTs/HA)compositeswerepreparedthroughcovalentlygraftingCSontothesurfacesofMWNTsandin-situprecipitationmethod.FouriertransforminfraredspectroscopyanalysisshowedthatCSwascovalentlygraftedontoMWNTs

4、.TheadditionofMWNTscanmaketheCS-MWNTs/HAcompositesresistsignificantlyhigherstressandgreatlyinfluencedthemorphologyofinorganicparticles.Theinorganicparticlesexhibitedasnanosizedrodswithuniformparticlesize.ThestudiesshowthatthestressofthecompositeswasimprovedbytheadditionofMWNTsandtheeffecto

5、fgoodinterfacialbondingbetweenMWNTsandCSthroughcovalentmodification.Keywords:hydroxyapatite;muliwalledcarbonnanotubes;chitosan;covalentgrafting300引言羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）是天然骨组织的主要无机成分，由于具有良好的生物相容性和和骨传导作用，在骨组织工程材料领域具有广泛的应用前景。但由于力学性能较差，脆性大和强度低，因此很大程度上限制了羟基磷灰石在人体某些承重部位的应用。近几3540年来，许多研究者采用多

6、种复合的方法来提高材料性能[1-3]。壳聚糖（Chitosan，CS）是甲壳素脱去部分乙酰基的产物，由N-乙酰-D-氨基葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键链接起来的直链状高分子化合物，是一种常见的天然高分子[4-5]。壳聚糖具有良好的生物相容性，可以被人体内的酶降解，而且其降解产物是无毒的[6]。但由于壳聚糖的生物活性不足以应用于骨组织工程领域，它常常与羟基磷灰石复合，以求得到性能更加优异的骨组织替代材料[7-9]。为了探寻一种新的复合方法，人们选择具有高强度和韧性的增强相，以进一步改善羟基磷灰石的力学性能，并保持其良好的生物相容性。引入的增强相包括氧化锆[10]，丝素蛋白[

7、11]，聚基金项目：国家自然科学基金(30900297和31071265);教育部博士点基金(20090141120055)作者简介：陈黎，(1985-)。通信联系人：沈新宇，(1979-)，男，讲师，生物复合材料。E-mail:shenxy@whu.edu.cn-1-乳酸[12]，聚酰胺66[13]等。碳纳米管具有sp2杂化形成的C=C共价键，赋予了其极强的强度、韧性及弹性模量，使碳纳米管具有优异的力学性能。由于碳纳米管具有很大的比表面积和表面能，使得碳纳米管45505560657075容易团聚，这极大地限制