羟基磷灰石/胶原/海藻酸钠复合材料制备研究

摘要

羟基磷灰石/胶原复合材料，因其组成结构类似于自然骨，具有良好的生物相容性、生物降解吸收性、生物活性等特点，而倍受人们的关注。海藻酸钠是一种酸性的多聚糖，具有良好的生物相容性，钙离子与海藻酸钠的G单元交联，可进一步获得网状的“鸡蛋盒”结构，成为良好弹性性能的水凝胶。人体骨中存在多聚糖，为了更好的模拟人体骨组成，有人已经通过机械混合、冷冻干燥制备了生物相容性好的羟基磷灰石/胶原/海藻酸钠复合材料。但是制备方法仅仅局限于羟基磷灰石/胶原复合材料和海藻酸钠溶液的简单混合，海藻酸钠与胶原分子之间的作用尚未研究。 本文考察了海藻酸钠对胶原重建的影响；制备胶原/海藻酸钠二元复合材料分析二者之间的作用力；利用胶原体外自组装特性，用原位法和共混法制备羟基磷灰石/胶原/海藻酸钠复合凝胶，经冷冻干燥制备出多孔复合材料。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅立叶红外分析(FT—IR)、X—射线衍射(XRD)、热分析(DSC)对材料的理化结构进行了表征，测定了两类材料的溶胀率。并对制备的H-C-A1(原位)、M1(共混)、CA(胶原海藻酸钠二元材料)材料进行了生物学评价。 理化结构分析结果表明：引入海藻酸钠对胶原凝胶形成过程有一定的影响，在实验条件下，它们之间的作用力以氢键为主；原位合成的复合材料具有三维贯通的孔隙结构，典型空隙大小为200—600微米，适合骨样组织向内生长；材料中有机和无机相分布均匀，无机相为弱结晶的羟基磷灰石；热分析结果表明原位合成的材料热稳定性强于共混制备的材料；溶胀实验结果表明，原位合成的材料溶胀率小，材料保持完整性的能力强。共混合成的材料在理化性能上差于原位材料。 生物学评价结果显示，H-C-A1、M1、CA三种材料与成骨细胞复合培养后，对细胞活性没有抑制；四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法结果显示，H-C-A1更利于细胞分化、增殖；碱性磷酸酶实验结果表明H-C-A1的成骨能力最强；SEM观察结果显示，成骨细胞在陶瓷表面生长良好，且细胞形态完整，细胞的伪足往外伸展明显，增殖细胞活跃；以上结果表明制备的材料有良好的生物相容性，其中H-C-A1最佳。

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第一章绪论

1.1生物医用复合材料

1.1.1生物医用复合材料的种类

1.1.2基于磷酸钙的医用有机/无机复合材料

1.1.3展望

1.2胶原/羟基磷灰石复合材料

1.2.1胶原

1.2.2羟基磷灰石/胶原复合材料

1.3海藻酸钠的性质及应用

1.3.1海藻酸钠的结构与性质

1.3.2海藻酸钠在组织工程中的应用

1.3.3海藻酸钠在组织工程的展望

1.4本课题的提出与研究内容

第二章胶原分子与海藻酸钠的作用研究

2.1前言

2.2材料与方法

2.2.1实验仪器和试剂

2.2.2实验方法

2.3结果和讨论

2.3.1胶原的纯化

2.3.2胶原纤维体外重建过程

2.3.3海藻酸钠对胶原纤维体外重建过程吸光度变化的影响

2 3.4海藻酸钠加入后对胶原纤维形态的影响

2.3.5胶原/海藻酸钠二元复合材料

2 4结论

第三章羟基磷灰石/胶原/海藻酸钠复合材料的制备

3.1前言

3 2材料和方法

3.2.1实验仪器和试剂

3.2.2实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1材料的形貌SEM

3.3.2纤维形貌AFM

3.3.3物相结构分析XRD

3.3.4红外FTIR

3.3.5材料的热分析

3.3.6溶胀率

3.3.7交联机制

3.4结论

第四章羟基磷灰石/胶原/海藻酸钠复合材料生物学评价

4.1前言

4.2材料和方法

4.2.1实验仪器及试剂

4.2.2材料

4.2.3方法

4.3结果与讨论

4.3.1荧光

4.3.2细胞增殖MTT法测定

4.3.3碱性磷酸酶(ALP活性测定)

4.3.4材料表面细胞黏附情况(SEM)

4.4结论

全文总结

下一步工作

参考文献

在读期间发表论文

致谢