CaO-(1-x)SiO2-xB2O3-yP2O5干凝膠模擬礦化及其石墨烯生物活性增強.pdf

1、從生物玻璃發(fā)現(xiàn)至今，生物玻璃已經(jīng)被廣泛的在臨床應(yīng)用于骨修復(fù)和骨填充材料。一般來說傳統(tǒng)玻璃制備需要經(jīng)過高溫溶質(zhì)過程，即使采用了溶膠凝膠工藝也避免不了高溫煅燒。在高溫情況下，作為一種骨修復(fù)材料生物玻璃不能與一些諸如抗生素、骨生長因子等混合。然而與高溫制備生物玻璃相比，溶膠凝膠法則可以完全避免高溫條件，生物活性干凝膠則可以在較低環(huán)境下獲得。因此有希望直接用于骨填充或藥物緩釋領(lǐng)域。
　　 此外，目前許多研究針對石墨烯的毒性以及生物相容性

2、進行了一些報道。其研究結(jié)果表明石墨烯是一種無毒且可以促進人體骨細胞生長的一種新型潛在的生物材料。這一結(jié)果的出現(xiàn)使得石墨烯可以在骨修復(fù)或骨填充材料方面得到一些應(yīng)用。同樣生物凝膠已被用在骨修復(fù)方面?；谏鲜隼碚?，我們設(shè)法將石墨烯均勻分散在生物凝膠中制備出復(fù)合生物凝膠使其能在骨修復(fù)方面有一定的作用。
　　 本文首次以硼酸三丁酯為硼源，采用溶膠凝膠法制備硼硅酸鹽生物凝膠并首次將石墨烯與生物材料相結(jié)合制備出石墨烯/CaO-(1-x)SiO

3、2-xB2O3-yP2O5系生物干凝膠，并探討了其干凝膠的礦化機理及給出了礦化過程的相轉(zhuǎn)變模型及細胞生物實驗。并采用XRD，SEM，F(xiàn)TIR，ICP, Multi-label Microplate Reader等分析技術(shù)研究了溶膠凝膠法制備的生物活性干凝膠的微觀結(jié)構(gòu)，主要基團，礦化速率，生物相溶性等規(guī)律。研究表明，硼或石墨烯含量對干凝膠的礦化速度有明顯的影響。
　　 研究表明:并且當(dāng)浸泡液為pH=7.00.25M K2HPO4溶

4、液時，硼或石墨烯的引入會對干凝膠的礦化速度有明顯的促進作用。當(dāng)二者共同存在于干凝膠中時其礦化速度在保持原有的高速基礎(chǔ)上可以平穩(wěn)的人為調(diào)控其礦化速率。這一特點可能會在骨修復(fù)，骨填充材料和藥物緩釋材料等方面有一定的應(yīng)用。
　　 CaO-(1-x) SiO2-xB2O3-yP2O5系干凝膠在初始pH=7.0，0.25M K2HPO4溶液中礦化能力表明，B含量對干凝膠礦化速度有較大影響即隨著B含量的增加，其礦化速度也隨之而增加同時會加速

5、HA的形核與長大，使HA顆粒尺寸增加。當(dāng)B含量為硅含量的2/3時，其干凝膠在pH=7.00.25M K2HPO4溶液中浸泡一天即可完全轉(zhuǎn)變?yōu)镠A，對整個反應(yīng)過程我們提出了一種合理的礦化機理模型。
　　 石墨烯/SiO2-CaO-P2O5系生物干凝膠在37℃0.25 M K2HPO4溶液中礦化速度隨著石墨烯濃度的增加而變快且最快可以使HA生成時間縮短在1小時之內(nèi)。同樣，隨著干凝膠浸出液濃度的提高，0.1和1g/L干凝膠浸出液顯示出

6、良好的生物相容性，而10 g/L干凝膠浸出液則表現(xiàn)出較差的生物相容性。另一方面，隨著石墨烯量的增加0.1G和0.5G干凝膠具有優(yōu)異的生物相容性而1.0G干凝膠則具有較差的生物相容性。如果控制干凝膠浸出液濃度和干凝膠中石墨烯的含量保持在某個界限內(nèi)，那么會出現(xiàn)促進細胞增殖的效果。相反超過這一界限則對細胞的增殖不利。同樣，對整個礦化反應(yīng)過程我們也提出了一種合理的礦化機理模型，
　　 石墨烯/CaO-(1-x) SiO2-xB2O3-y

7、P2O5系生物干凝膠其初始pH=7.00.25MK2HPO4溶液中礦化能力與石墨烯/CaO-(1-x) SiO2-xB2O3-yP2O5生物干凝膠相似。但石墨烯/CaO-(1-x) SiO2-xB2O3-yP2O5生物干凝膠具有一個顯著的特點即當(dāng)硼和石墨烯二者共同存在于干凝膠中時，其礦化速度可以平穩(wěn)的增加。這一特點可以用在骨修復(fù)，骨填充材料和藥物緩釋材料方面得到一定的應(yīng)用。
　　 同時，我們首次采用靜電紡絲工藝成功制備出其纖維直