纳米生物活性玻璃的制备及其与生物高分子复合支架材料的研究.pdf

《纳米生物活性玻璃的制备及其与生物高分子复合支架材料的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、王文君纳米生物活性玻璃的制备及其与生物高分子复合支架材料的研究摘要生物活性玻璃(BG)与天然的骨及牙齿有着相似的组成，与HA相比，具有较高的生物活性、生物相容性，较高的骨结合强度，更好的降解性，能直接促使干细胞转化为成骨细胞，具有骨诱导作用：此外，生物活性玻璃能够刺激骨细胞中某些基因的表达，控制细胞的行为，既能促进骨细胞的增殖分化还能促进成纤维细胞等软组织细胞的增殖，是一类重要的骨修复材料。近年来，微纳米生物材料已成为生物医用材料领域研究的一个热点。大量的研究表明具有微纳米结构特征的生物材料表现出了积极的生物学响应，相比其他生

2、物材料，微纳米材料可以显著促进细胞的粘附、增殖和分化。目前己进入临床应用的生物玻璃是通过高温熔融法制备，高温挥发和坩埚材料等原因易导致生物玻璃组成波动变化和有害杂质掺杂及组成不均一等问题，使玻璃结构和性能难以控制，且材料的降解性能较差。近年来，溶胶．凝胶技术制备的生物活性玻璃由于其制备条件温和、材料组分和结构可设计性、材料比表面积高、具有纳米孔隙结构、生物活性高、降解性能可调控等优点，使其具有很高的研究及应用价值，可望成为第三代生物材料的重要种类。本论文首先采用相似于溶胶凝胶技术的St(iber法成功制备了具有纳米尺寸的生物活

3、性玻璃颗粒：接着采用体外模拟动态矿化实验过程对玻璃颗粒的生物活性进行了研究；利用SEM、TEM、XRD、EDS、FT-IR等表征手段对矿化前后材料的表面进行测试分析。结果表明：制备的玻璃组分为75％Si02，25％CaO(75S25C)，颗粒外观呈类球状，且粒径在50～90nlTl；颗粒间呈现出一定程度的团聚现象，这应该归因于纳米材料较高的表面能。矿化实验结果表明，所研制的纳米生物活性玻璃粉体具有良好的生物矿化性能，在模拟体液中浸泡4小时后即开始有类骨磷灰石相沉积，且随着矿化时间的延长，玻璃颗粒表面的HCA量逐渐增多。利用上述

4、制得的纳米生物活性玻璃粉体与可降解生物高分子聚合物相复合，通过熔融共混制得的NBG／PCL复合材料的力学强度明显高于溶液共混法所制材料的强度。通过氨甲基三乙氧基硅烷(APTES)对生物活性玻璃颗粒表面的改性，使得复合材料的强度有所增加，当NBG添加量为30wt．％mr，mNBG／PCL复合材料的拉伸强度达到了24．3MPa，比NBG／PCL复合材料的20．91MPa上升了16．2％，比纯PCL15．41MPa上升了57．7％；但是当NBG添加量为40埘．％时，NBG／PCL和mNBG／PCL复合材料的拉伸强度均人幅度下降；说明

5、填充过多的纳米粒子造成团聚现象不利于材料强度的提高。NBG／PCL复合材料在模拟体液SBF中降解研究结果表明，材料中NBG的加入有利于对材料降解过程中溶液pH值Il扬州I大学硕上学位论文的调节，起到调节缓冲作用，且复合材料表现出良好的生物活性。通过聚氨酯模板复制法成功制备了孔道连通性好、孔隙率高的多孔复合支架材料，材料的孔径在90～6501am，且孔隙率约有91％；研究发现，经过1000℃煅烧后的生物活性玻璃的晶态结构发生了变化，材料以CaSi03为主要晶相；经过矿化实验研究发现，降解7天后，支架表面的HCA绒毛状颗粒逐渐变大

6、，且颗粒表面层长成为针状；待降解14天后，原来颗粒表面的针状HCA生长转变为花片状，且团簇成花朵状HCA颗粒；随着降解时间的延长，HCA生成量在逐渐增多，支架材料表面几乎会完全被HCA覆盖。结合XRD、FT-IR等分析结果表明，以CaSi03为主要晶相的三维多孔支架材料具有良好的生物活性。此外，聚合物PVA涂层能较大程度地改善多孔支架强度较低的缺点，但是会降低材料的孔隙率以及影响材料的孔道连通性；因此为了得到孔隙率高，孔道结构好，生物活性及生物相容性优，力学强度高的支架材料，材料的制备工艺有待进一步的研究。关键词：纳米生物活性

7、玻璃；复合材料；多孔支架材料；力学性能；生物活性王文君纳米生物活性玻璃的制备及其与生物高分子复合支架材料的研究AbstractBioactiveglass(BG)hasasimilarcompositiontothenaturalboneandteeth．ComparedwithHA，BGwithbetterbiologicalactivity，biocompatibility，degradation，higherbonebondingstrength，candirectlyinducestemcellsintoosteobl

8、asts，andthebonehasbeeninduced．InadditionjBGcanstimulatecertaingenesinbonecellsexpressing，controlcellbehavior，promotetheproliferationanddif