类骨多孔羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架的制备及生物相容性研究

摘要

模拟天然骨的组成和结构，以氯化钙和磷酸氢二钠为原料，采用共沉淀法合成纳米羟基磷灰石晶体，以丝素蛋白作为增韧基质，通过冷冻干燥法制备出不同羟基磷灰石含量的纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料。用χ射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、万能压力试验机等分析了复合材料的晶相组成、微观形貌、化学结构、热稳定性和机械性能。最后，通过细胞培养评价了复合支架材料的生物相容性。 结果表明：经过超声波处理制备的羟基磷灰石晶体呈纳米针状，分散相对均匀、基本无团聚现象产生；XRD和FTIR分析结构表明，复合材料中丝素蛋白呈现结构稳定的B－折叠构象；通过对复合支架微观结构的观察发现，三维支架材料具有良好的贯通性，孔隙分布均匀，孔径均一、均在200～250μm左右；纳米羟基磷灰石粉末在复合支架中分散均匀，两相之间没有相分离现象发生；随着HA含量的增加，支架仍具有良好的持水性，符合支架材料的多孔性要求。热稳定性和机械性能的测试结果可以看出，复合材料具有良好的机械性能和生物降解性能。 本研究通过在复合支架材料上种植人成骨细胞MG-63，进一步研究了复合材料的生物相容性。瑞氏染色检测细胞形态，扫描电镜观察细胞在复合支架上的扩增、生长；MTT法检测其增殖情况；培养7d后，碱性磷酸酶活性检测比较其分化水平。细胞/支架复合体的体外细胞培养实验表明：MG-63细胞在纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架上粘附铺展良好，并分泌细胞外基质。MTT结果显示细胞在复合支架上的增殖率显著高于培养于纯丝素支架上的细胞。碱性磷酸酶活性检测结果说明在复合支架上的细胞比纯丝素支架上培养的细胞的碱性磷酸酶活性高。支架中纳米羟基磷灰石的加入不仅提高了成骨细胞在复合支架上的增殖，而且还促进了它的分化。 上述分析结果表明，孔径均匀的纳米羟基磷灰石/丝素复合支架具备良好的生物相容性和生物活性，可以用作骨组织工程的支架材料，从而为组织工程多孔支架材料的制备提供了新的思路和方法。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1 骨组织工程及材料

1.2羟基磷灰石的生物学特性及研究进展

1.2.1多孔羟基磷灰石的生物学特性

1.2.2纳米羟基磷灰石的应用

1.2.3纳米羟基磷灰石的制备

1.3桑蚕丝素蛋白的结构及应用

1.3.1丝素蛋白的组成和结构

1.3.2丝素蛋白在生物医学上的研究和应用

1.4纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合材料的研究进展

1.5本课题研究目的和内容

第二章纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架的制备及其理化特性研究

2.1 引言

2.2 实验材料与方法

2.2.1 实验材料与仪器

2.2.2 纳米羟基磷灰石的制备

2.2.3 纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料的制备

2.2.4 复合支架材料的理化特性、体外降解特性的研究

2.2.5 统计学分析

2.3. 实验结果与分析

2.3.1 纳米羟基磷灰石的结构、元素组成及微观形貌分析

2.3.2 nHA/SF复合支架的化学结构分析

2.3.3 nHA/SF复合支架的表面形貌分析

2.3.4 nHA/SF复合支架的孔隙率、密度和吸水性测定

2.3.5 nHA/SF复合支架的热稳定性和机械性能分析

2.3.6 HA70支架材料的体外降解性能研究

2.4 讨论

2.5 本章小结

第三章骨修复材料nHA/SF的骨细胞相容性研究

3.1 引言

3.2 实验材料与方法

3.2.1 实验材料与器材

3.2.2实验方法

3.3. 实验结果与分析

3.3.1复苏培养的活细胞观察

3.3.2支架上细胞形态

3.3.3细胞粘附

3.3.4细胞增殖

3.3.5细胞分化

3.4讨论

3.5本章小结

第四章结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢