钙磷灰石/聚合物复合材料的仿生制备与表征

摘要

以聚合物为有机模板仿生矿化制备复合材料的方法已得到广泛的研究。丝素蛋白因其独特的生物性能和机械性能，被普遍的应用于生物组织工程当中。聚氨酯因其良好的机械性能和生物相容性，作为植入材料已进行了相当多的研究工作。本文旨在探讨以丝素蛋白和聚氨酯分别作为有机模板仿生制备复合材料过程中的影响因素。
　　本研究主要内容包括：⑴利用静电纺丝技术制备了丝素蛋白纤维膜，乙醇处理使丝素蛋白β-折叠结构增加，放入含有不同浓度谷氨酸的预钙化液中进行预钙化，最后将膜放入1.5 SBF中仿生矿化24 h。红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)来对材料进行表征，研究了丝素蛋白结构的变化，材料的形貌变化，以及复合材料结晶状态，探讨了谷氨酸对矿化结果的影响。结果表明:随着预钙化液中谷氨酸的增加，复合材料表面所形成的多孔结构变得更加明显，且呈现堆积形貌，材料表面的无机成分分布较为均匀。通过对复合材料ICP的测试，发现随着谷氨酸的增加，复合材料表面无机物的钙磷比呈现上升趋势。⑵将丝素蛋白与羧化壳聚糖共混成膜、经戊二醛交联后作为模板，仿生矿化制备了改性丝素蛋白/钙磷灰石复合材料。红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)对共混膜及复合材料进行了表征。结果表明，随着羧化壳聚糖/丝素蛋白质量比的增加，模板表面羧基含量增加，钙磷沉积增加;随着戊二醛交联时间的增加，钙磷沉积先增后减;随着仿生矿化的时间的增加，钙磷沉积增加且组成发生变化;复合材料表面磷酸钙盐类的无机物沉积，经FTIR及ICP分析显示，其中羟基磷灰石含量较高，钙磷比在1.6左右。对纯丝素膜与共混膜进行碱处理矿化实验，通过FT-IR、XRD、SEM以及能谱(EDS)对两种膜的碱处理阶段和矿化阶段做出表征，结果表明，共混膜表面的磷灰石沉积更多，以堆积形貌生长，且随着碱处理时间的增加，磷灰石的钙磷比呈现上升趋势。⑶合成了一系列不同DMPA含量的非离子型聚氨酯，随后通过仿生矿化的方式制备复合材料;同时，还制备了在高速搅拌时加入Ca2+的聚氨酯，并以其为模板制备复合材料;在复合材料进行预钙化时，探讨了预钙化温度对仿生矿化的影响。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)对复合材料进行了表征。结果表明:随着聚氨酯分子中羧基的增加，聚氨酯表面的磷灰石沉积增加，且晶面有择优取向;高速搅拌加入Ca2+的改性方式对后期仿生矿化产生影响，随着Ca2+的增加，材料表面由于位点的增加使得羟基磷灰石沉积增多且结晶情况变好;随着预钙化温度的升高，材料表面的无机物沉积增多且结晶更好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 无机／有机聚合物复合材料

1．2 羟基磷灰石及其复合材料

1．2．1 羟基磷灰石／合成高分子复合材料

1．2．2 羟基磷灰石／天然高分子复合材料

1．3 仿生矿化制备复合材料

1．4 本论文的研究内容

参考文献

第二章 谷氨酸对钙磷灰石／丝素蛋白电纺复合材料仿生合成的影响

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 原料与仪器

2．2．2 再生丝素蛋白溶液的制备

2．2．3 丝素蛋白电纺纤维膜的制备

2．2．4 复合材料的制备

2．2．5 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 红外光谱(FT-IR)分析

2．3．2 扫描电镜(SEM)

2．3．3 X射线衍射(XRD)

2．3．4 复合材料的ICP

2．4 本章小结

参考文献

第三章 改性丝素蛋白／钙磷灰石复合材料的仿生制备及表征

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和仪器

3．2．2 样品制备

3．2．3 样品测试和表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 样品的红外(FT-IR)表征

3．3．2 复合材料的XRD

3．3．3 复合材料的SEM

3．3．4 复合材料的钙磷比

3．3．5 X系列和Y系列复合材料的EDS

3．4 本章小结

参考文献

第四章 钙磷灰石／水性聚氨酯复合材料的仿生制备与表征

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂和仪器

4．2．2 样品制备

4．2．3 测试与表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 红外光谱(FT-IR)

4．3．2 X射线衍射(XRD)

4．3．3 扫描电镜(SEM)

4．3．4 复合材料的EDS

4．4 本章小结

参考文献

第五章 结论

在读期间的成果和发表的论文

致谢