PHBV-HA骨修復(fù)材料的制備、改性與表征.pdf

1、骨骼是有序排列的膠原纖維和高度取向的納米羥基磷灰石形成的天然復(fù)合材料。天然骨的多級(jí)結(jié)構(gòu)和成形的過程給研究骨仿生材料提供了許多啟示。本文選擇有良好生物相容性和力學(xué)性能的聚羥基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)作為基體材料，通過共混聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和納米珍珠粉來(lái)改善材料的基本性能，并采用仿生礦化和交互浸漬的方法制備帶有羥基磷灰石（HA）涂層的復(fù)合材料。通過靜電紡絲制備了PHBV支架，并分析了在不同預(yù)處理?xiàng)l件下仿生礦化的HA的結(jié)構(gòu)、形貌、組

2、成和數(shù)量，同時(shí)對(duì)材料的生物相容性作出了評(píng)價(jià)，為骨修復(fù)材料的選擇和應(yīng)用提供了有價(jià)值的參考。
　　 首先用溶液共混的方法制備了PHBV/PBS共混膜，利用DSC、TGA表征了材料的熱性能，并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，雖然PHBV與PBS是不相容的，但共混材料的力學(xué)性能比單一組分都要好。通過交互浸漬的方法，在共混膜表面生長(zhǎng)HA，并通過調(diào)節(jié)不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，考察其對(duì)HA生成量的影響。交互浸漬的周期、pH值，預(yù)處理、組分含量和溫度對(duì)

3、于生成的HA的質(zhì)量有很大影響。周期的增加、預(yù)處理的進(jìn)行以及溫度的提高，對(duì)HA的生成都是起促進(jìn)作用的。而pH值在7.4時(shí)最有利于HA的生長(zhǎng)，其值的升高或者降低都會(huì)減少HA的生成量。通過紅外圖譜和SEM觀察證明交互浸漬法生成的HA與骨磷灰石很相似，屬于碳酸鈣型磷灰石。
　　 將納米珍珠粉混入PHBV制成復(fù)合膜。納米分散的珍珠粉可以改善材料的力學(xué)性能和親水性。此外，珍珠粉的加入可以使復(fù)合膜通過仿生礦化的方法短時(shí)間內(nèi)在表面沉積HA礦化層

4、。紅外分析證明膜表面確實(shí)覆蓋了弱晶型的HA。珍珠粉的加入為HA的異相成核創(chuàng)造了更為有利的的條件，而且還提高了PHBV在模擬體液(SBF)中的礦化能力。細(xì)胞粘附實(shí)驗(yàn)和堿性磷酸酶的活性檢測(cè)證明納米珍珠粉的加入可以增強(qiáng)材料的生物相容性和活性，更有利于其作為骨修復(fù)材料。通過在SBF中添加少量的無(wú)機(jī)組分或有機(jī)組分，制備出了不同形貌特點(diǎn)的礦化HA涂層。此外，在SBF中通入過量的二氧化碳可以成功地在材料表面誘導(dǎo)礦化出弱晶型的棒狀碳酸鈣。這證明了將模擬

5、體液作為介質(zhì)礦化弱晶型碳酸鈣的可能性。
　　 從結(jié)構(gòu)仿生和組分仿生角度出發(fā)，采用靜電紡絲制備了形態(tài)結(jié)構(gòu)良好的PHBV纖維支架。利用不同的預(yù)處理?xiàng)l件探索出了簡(jiǎn)單的工藝參數(shù)，成功引發(fā)了羥基磷灰石在纖維表面的定向生長(zhǎng)，產(chǎn)生的礦化層可以幫助維持支架的形狀。通過細(xì)胞粘附實(shí)驗(yàn)和堿性磷酸酶活性檢測(cè)證明了經(jīng)過仿生礦化后的復(fù)合支架比單一的支架材料具有更好的生物相容性和活性。
　　 本文的創(chuàng)新之處在于通過加入納米珍珠粉既改善了PHBV的力學(xué)