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_第1頁
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文檔簡介

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)異的力學特性、高長徑比以及多種含氧官能團,經(jīng)常被用作增強相提高基體力學強度,且無細胞毒性。高分子水凝膠固有的力學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強度又使其具有良好的生物相容性,拓寬了PVA在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用。
  本論文通過原位生長法將HA與RGO的復合粉摻入PVA基體中,成功制備得到結(jié)構(gòu)均一的RGO/HA/PVA水凝膠,并對其進行結(jié)構(gòu)及力學性能等表

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水凝膠的抗拉強度提高3倍,斷裂伸長率增加約7倍。形狀記憶測試中,RGO/HAfPVA水凝膠在溶劑(水及PBS溶液)熱誘導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率都能達到100%。但在熱刺激條件下,RGO/HA/PVA水

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

5、測試結(jié)果,不同RGO含量的RGO/HA/PVA水凝膠在溶劑(水或PBS)熱誘導刺激條件下,均有很好的回復效果,且最終形變回復率能夠達到100%,當RGO含量為6.67wt%時,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。
  通過體外MC3T

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

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