絲素-羥基磷灰石支架材料的結(jié)構(gòu)特性和機(jī)械性能研究.pdf

1、隨著骨修復(fù)材料需求量的不斷增大，開發(fā)人工骨修復(fù)材料成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。羥基磷灰石與人類骨骼有相似的組成，能刺激骨細(xì)胞在其表面生長，植入后能被受體的骨細(xì)胞不斷代替。單純羥基磷灰石支架脆性大、機(jī)械性能較差，不利于用作骨的修復(fù)材料。絲素由18種氨基酸組成，相互排列成線性結(jié)構(gòu)，具有良好的生物相容性和生物降解性。絲素/羥基磷灰石復(fù)合材料在保持原有材料優(yōu)勢的基礎(chǔ)上提高材料的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，有望用作.人工骨修復(fù)材料的開發(fā)。
　　

2、本研究以絲素和羥基磷灰石為基材，磷酸鹽緩沖液為溶劑，戊二醛為交聯(lián)劑，通過調(diào)節(jié)復(fù)合材料中絲素、羥基磷灰石的含量比，探索絲素/羥基磷灰石多孔支架的制備工藝，利用紅外光譜儀、X衍射分析儀、掃描電鏡、萬能試驗(yàn)機(jī)測定分析支架的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。結(jié)果表明，絲素/羥基磷灰石復(fù)合材料具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)和β構(gòu)象。當(dāng)絲素與羥基磷灰石的比例為6/4時(shí)，支架材料的彈性模量和壓縮強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別為48.087MPa和1.44MPa，孔隙率為70％，支架孔徑5

3、0～200μm。利用該方法制備獲得的支架材料，機(jī)械性能有明顯提高，與人體松質(zhì)骨的結(jié)構(gòu)接近。
　　 為進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝，提高材料的力學(xué)性能，研究中嘗試調(diào)整絲素/羥基磷灰石支架制備過程中的反應(yīng)溫度、干燥時(shí)間、制孔劑、戊二醛、甲醇添加比例以及材料固化時(shí)間、溶劑pH值、濃度等因素，檢測分析以上條件對材料成型效果及機(jī)械性能的影響。結(jié)果表明：濃度和溫度是影響材料機(jī)械性能的重要因素。當(dāng)固液比例為1:1時(shí)能達(dá)到最佳共混效果，支架彈性模量能達(dá)到

4、74.98MPa，超過人體松質(zhì)骨彈性模量理論要求。溫度條件為40℃，濕度100％，制得材料的力學(xué)性能相對其他溫度更佳，為材料直接在人體體內(nèi)成型的研究奠定基礎(chǔ)。交聯(lián)劑戊二醛添加比例不斷增加與材料的彈性模量也表現(xiàn)為上升趨勢，但添加比例過大會(huì)增加材料的毒性，實(shí)際制備中應(yīng)保證機(jī)械性能的條件下降低戊二醛含量。2％的甲醇含量將使材料彈性模量得到最大程度提高。其中，孔隙率的提高將以降低材料機(jī)械性能為代價(jià)，制孔劑含量增加使支架的力學(xué)性能成下降，可根據(jù)實(shí)