掺锶生物玻璃及其与羟基磷灰石复合材料的制备及溶解性研究

摘要

生物玻璃与羟基磷灰石都因其有很好的生物相容性和生物活性而成为生物材料研究的一大热点，但生物玻璃溶解速率过快，影响其作为植入体的长期稳定性，而羟基磷灰石溶解速率则较慢。此外，人体骨中除了主要的无机成分羟基磷灰石还含有少量的锶、镁等元素，而锶元素能促进成骨细胞增殖，治疗骨质疏松症。
　　本文以58S生物玻璃为基础，采用溶胶-凝胶法制备不同锶含量改性的生物玻璃(CaO-P2O5-SiO2-SrO)，并与沉淀法制备的纳米羟基磷灰石制成复合材料。分别采用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品的相成分和形貌进行表征，采用浸泡法分别研究锶改性生物玻璃和掺锶生物玻璃/羟基磷灰石复合材料在三羟甲基氨基甲烷(Tris)和模拟体液(SBF)中的溶解和生物矿化行为。采用MC3T3-E1型小鼠成骨细胞进行细胞培养研究锶改性生物玻璃表面的细胞粘附行为。
　　获得的主要研究结果如下:
　　(1)用锶部分取代钙制成的锶改性生物玻璃具有可以调控的溶解速率，锶的加入可以抑制生物玻璃的溶解，随锶含量增加其溶解速率进一步降低。
　　(2)锶改性生物玻璃具有良好的生物活性，在模拟体液中，锶元素参与生物玻璃的生物矿化，并且随锶元素含量增加，羟基磷灰石的结晶性减弱，但人体骨本身为弱结晶性，这可能加强了其生物活性。
　　(3)在掺锶生物玻璃细胞相容性实验中，5wt％SrO含量的生物玻璃表面吸附的细胞密度更大，细胞伪足多，形态更好，覆盖面积更大，能紧密的吸附在材料表面，说明5wt％SrO含量的生物玻璃具有更好的生物活性和细胞亲和性。
　　(4)不同比例的掺锶生物玻璃/羟基磷灰石复合材料在SBF模拟体液中都表现出良好的诱导形成羟基磷灰石的能力，其生物矿化能力随复合材料中掺锶生物玻璃的含量增加而增强。
　　(5)掺锶生物玻璃/羟基磷灰石复合材料的溶解行为和生物矿化结果表明，通过调控掺锶生物玻璃在掺锶生物玻璃/羟基磷灰石复合材料的含量，可以调控复合材料的溶解速率即各离子的溶出速率，进而有效调控其降解速率。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 生物材料发展概况

1．1．1 生物材料概述

1．2 生物医用材料的分类

1．2．1 医用金属材料

1．2．2 生物医用高分子材料

1．2．3 生物陶瓷材料

1．2．4 生物医用复合材料

1．3 生物玻璃

1．3．1 硅酸盐生物玻璃材料

1．3．2 硼酸盐生物玻璃材料

1．3．3 生物玻璃的制备方法

1．3．4 生物玻璃材料的生物活性

1．4 羟基磷灰石

1．4．1 羟基磷灰石简介

1．4．2 羟基磷灰石的制备方法

1．5 生物材料的体外评价方法

1．6 选题的主要意义和目的

1．7 研究内容

2 材料的制备及表征

2．1 实验原料及设备

2．2 样品的制备

2．2．1 掺锶生物玻璃的制备

2．2．2 掺锶生物玻璃／羟基磷灰石复合材料的制备

2．3 样品的检测与表征

2．3．1 样品的物相分析

2．3．2 样品差热扫描分析和热重分析

2．3．3 样品表面形貌及元素分析

2．3．4 体外浸泡实验

2．3．5 掺锶生物玻璃的细胞学评价

3 掺锶生物玻璃的性能表征

3．1 引言

3．2 DSC热重曲线

3．3 XRD物相分析

3．4 含锶生物玻璃的溶解行为和生物矿化

3．4．1 Tris溶液浸泡

3．4．2 SBF模拟体液中的生物矿化

3．5 细胞培养实验

3．6 本章小结

4 掺锶生物玻璃与羟基磷灰石复合材料的性能表征

4．1 引言

4．2 XRD物相分析

4．3 复合材料表面形貌

4．4 复合材料的溶解行为及生物矿化

4．4．1 Tris溶液浸泡

4．4．2 SBF模拟体液中的生物矿化

4．5 本章小结

5．本文主要发现与结论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢