石墨烯-羥基磷灰石-聚乙烯醇形狀記憶水凝膠的制備及多刺激條件的探究.pdf

1、形狀記憶聚合物（Shape memory polymer，SMP）是一類新型功能高分子材料，與其他形狀記憶材料如合金相比，高分子形狀記憶材料能夠?qū)?、光、電及溶劑等多種條件發(fā)生刺激響應(yīng)，且響應(yīng)幅度大。聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)水凝膠穩(wěn)定性好、易加工、無刺激性及良好的生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。羥基磷灰石（hydroxyapatite，HA）是一種磷酸鈣生物陶瓷，具有良好生物活性和生物相容性。石墨

2、烯擁有優(yōu)異的力學(xué)特性、高長(zhǎng)徑比以及多種含氧官能團(tuán)，經(jīng)常被用作增強(qiáng)相提高基體力學(xué)強(qiáng)度，且無細(xì)胞毒性。高分子水凝膠固有的力學(xué)性能差使其在許多應(yīng)用如人體組織上不能直接被利用，因而添加HA和RGO到PVA基體中，不僅改善了材料的力學(xué)強(qiáng)度又使其具有良好的生物相容性，拓寬了PVA在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　本論文通過原位生長(zhǎng)法將HA與RGO的復(fù)合粉摻入PVA基體中，成功制備得到結(jié)構(gòu)均一的RGO/HA/PVA水凝膠，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能等表

3、征。結(jié)果表明，RGO/HA/PVA水凝膠結(jié)構(gòu)均一，HA顆粒在PVA基體中均勻分散，有良好的熱穩(wěn)定性。與純PVA相比，RGO/HA/PVA水凝膠的抗拉強(qiáng)度提高3倍，斷裂伸長(zhǎng)率增加約7倍。形狀記憶測(cè)試中，RGO/HAfPVA水凝膠在溶劑（水及PBS溶液）熱誘導(dǎo)刺激條件下均有良好的形狀記憶性能，尤其是在水70℃，和具有體溫37℃的PBS溶劑中也有很好的形狀記憶效果，水凝膠最終形變回復(fù)率都能達(dá)到100％。但在熱刺激條件下，RGO/HA/PVA水

4、凝膠的形狀回復(fù)較差，回復(fù)率僅達(dá)82％。
　　考慮RGO不同添加量對(duì)RGO/HA/PVA水凝膠的結(jié)構(gòu)、性能及形狀回復(fù)性能的影響，本論文選擇三種不同RGO添加量的RGO/HA/PVA復(fù)合水凝膠來進(jìn)行討論。結(jié)果表明，RGO含量多少不會(huì)影響RGO/HA/PVA水凝膠的均一性，RGO含量的增多會(huì)提高其熱穩(wěn)定性。當(dāng)RGO含量為6.67wt％時(shí)，RGO/HA/PVA水凝膠有最好的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，分別為0.18Mpa和254％。對(duì)于形狀記憶

5、測(cè)試結(jié)果，不同RGO含量的RGO/HA/PVA水凝膠在溶劑（水或PBS）熱誘導(dǎo)刺激條件下，均有很好的回復(fù)效果，且最終形變回復(fù)率能夠達(dá)到100％，當(dāng)RGO含量為6.67wt％時(shí)，RGO/HA/PVA水凝膠有更好的形狀記憶性能。在不同刺激條件下，RGO/HA/PVA水凝膠的形狀記憶效果由高到低依次為水70℃、PBS37℃、PBS70℃、水37℃、熱致，RGO的添加不利于 RGO/HA/PVA水凝膠的熱致形狀回復(fù)。
　　通過體外MC3T

6、3-E1成骨細(xì)胞共培養(yǎng)，探討HA/PVA和RGO/HA/PVA水凝膠的細(xì)胞相容性，并考察了RGO/HA/PVA復(fù)合水凝膠中不同RGO的添加量對(duì)成骨細(xì)胞的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加HA和RGO改善了復(fù)合水凝膠的細(xì)胞相容性，促進(jìn)細(xì)胞增殖。相比較于空白孔中的細(xì)胞，RGO/HA/PVA水凝膠上的細(xì)胞有更好的細(xì)胞增殖，且RGO/HA/PVA水凝膠的細(xì)胞增殖隨著RGO含量的增加而更好，RGO含量為6.67wt％時(shí)，RGO/HA/PVA水凝膠有最好的細(xì)胞增