負載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的可控制備、形成機理及生物學性能研究.pdf

1、理想的大面積骨缺損替代材料應該具備與人體自然骨相似的化學組成、結晶度、形貌及取向排列性。在本文的研究中，我們首次提出采用以生物玻璃涂層為前驅體模板，利用水熱原位轉化制備取向排列羥基磷灰石（HA）涂層。借助FESEM、TEM、EDS、XRD、FTIR、VSM與接觸角測試等分析技術研究了不同反應條件對羥基磷灰石涂層形貌及取向排列性的影響，并討論了取向排列羥基磷灰石涂層的形成機理。通過銀鏡反應制備了負載納米銀的取向排列羥基磷灰石涂層，并研究了

2、羥基磷灰石涂層形貌對納米銀負載量的影響及形成機理。采用模擬體液浸泡實驗研究了涂層的體外磷灰石形成活性，并以人骨髓間充質干細胞（hBMSCs）體外培養(yǎng)實驗以及大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌實驗研究和比較了負載納米銀前后的網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層，取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層以及取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層的細胞相容性、體外骨誘導性能及抗菌性能。
　　水熱反應轉化表明在正常模擬體液中120℃水熱反應轉化12h后制備得到了取向排列納米

3、棒狀羥基磷灰石涂層；在磷酸氫根離子加倍的模擬體液中120℃水熱反應轉化2 days制備得到了取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層。當在正常模擬體液中水熱反應轉化時間延長至2days后，大部分棒狀結構HA熟化生長轉變成塊體結構HA。羥基磷灰石涂層的形貌及取向排列性易受反應介質類型、反應溫度、模擬體液中Ca/P摩爾比及磁性 Fe3O4納米顆粒的影響。當反應介質為去離子水時，得到由許多排列雜亂的短棒狀單晶態(tài)HA晶體構成的羥基磷灰石涂層。在適宜溫

4、度范圍內，提高水熱反應溫度能夠加快HA晶核形成及晶核生長速率，并且還能夠提高羥基磷灰石涂層的取向排列性。當在富含鈣離子的模擬體液中水熱反應轉化時，得到棒狀更長取向排列性更好的納米棒狀羥基磷灰石涂層。磁性Fe3O4納米顆粒的存在可以通過提高HA的成核速率和降低HA晶核生長速率來顯著影響羥基磷灰石涂層的形貌及取向排列性；在正常模擬體液中120℃水熱反應24 h后成功制備出了取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層，較取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層

5、具有更好的取向排列性。接觸角測試表明取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層(10.8o)比取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層(15.3o)展現(xiàn)出更好的親水性能。
　　采用銀鏡反應為基礎，成功地制備出了負載納米銀的取向排列羥基磷灰石涂層，并且羥基磷灰石涂層形貌對納米銀的負載量有著顯著的影響，網(wǎng)片狀，取向排列納米棒狀及取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層表面納米銀顆粒的負載量分別為1.90wt％,0.26wt%,1.53wt%；銀鏡反應負載納米

6、銀顆粒前后，并沒有改變涂層中HA的物相結構。
　　模擬體液浸泡實驗表明，負載納米銀前后取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層以及取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層均具有良好的體外生物活性，但磁性Fe3O4納米顆粒的存在減少了取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層表面薄片狀HA的沉積量。
　　hBMSCs體外細胞培養(yǎng)實驗證實，負載納米銀前后并沒有改變涂層的細胞相容性，并且取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰

7、石涂層比網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層和Ti-6Al-4V具有更好的細胞相容性，而取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層之間的細胞相容性沒有明顯的差異。
　　hBMSCs體外成骨分化實驗表明，在負載納米銀前后，并沒有改變涂層的骨誘導性能及其變化規(guī)律，并且取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層比網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層和Ti-6Al-4V具有更優(yōu)良的成骨分化能力，而取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層之