木材/羟基磷灰石骨替代复合材料的制备及研究

摘要

作为目前生物医学材料领域中一个重要方向，生物相容性材料特别是人工骨的研究正受到越来越多的关注。羟基磷灰石作为人体骨组织中主要的无机成分而成为一类最具吸引力的骨缺损修复材料，由于其具有优良的生物相容性和生物活性等被广泛应用在骨修复领域，但其脆性较大，不能作为承重骨的替代材料。因此，如何制备具有高力学性能的羟基磷灰石骨替代复合材料逐渐受到大家的重视。木材是一种最常见的天然生物质材料，具有良好的力学性能、生物相容性及生物活性，且来源广泛，可成为潜在的羟基磷灰石复合材料的基体材料。此外，木材同人体骨组织有一定程度的相似性。木材的多孔特性有利于人体骨细胞的长入，从而有利于植入材料与周围组织的结合。本论文主要是研究并发展了制备新型木材/羟基磷灰石骨替代复合材料的方法，并对该复合材料的结构和性能进行了一系列的表征分析，并探讨其作为生物相容性材料的可行性。本论文的主要内容如下:
　　 1、选取女贞木为基体材料，通过预处理使其表面粗化，接枝聚乙二醇，接枝后的木材有助于沉积磷酸氢钙前驱体。将该体系进一步通过水热处理，控制反应的时间、温度及pH值，成功制备了木材/羟基磷灰石骨替代复合材料。采用傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析等对该复合材料的表面形貌及成分等进行了表征分析。扫描电子显微镜显示，木材表面沉积的羟基磷灰石主要呈现出类似花瓣状的片层，羟基磷灰石纯度较高，形状较规整。体外降解实验表明，羟基磷灰石颗粒与木材表面结合紧密，不易脱落，在一定程度上符合人工骨材料的要求。
　　 2、壳聚糖具备优良的生物相容性、生物可再生性、天然黏性等特点，易于和羟基磷灰石颗粒复合成为胶质，复合的胶质可进一步的同木材结合成为木材/壳聚糖/羟基磷灰石复合材料。该论文中主要采用空气干燥及化学发泡法，成功制备了以木材为基体，以壳聚糖/羟基磷灰石为涂层的复合材料。傅里叶变换红外光谱分析、扫描电子显微镜、热重分析、差热分析及体外降解实验等测试结果表明羟基磷灰石较为均匀地分散在壳聚糖基质内，并且羟基磷灰石/壳聚糖多孔涂层能够紧密的附着在木材的表面。
　　 上述两种木材/羟基磷灰石复合材料制备方法具有高效、便捷、致密和稳定等优点，所制备的复合材料可以用作潜在的人工骨材料。本论文的创新点在于，利用木材作为羟基磷灰石复合材料的基底，通过物理改性及化学修饰，制备羟基磷灰石涂层，为将木材开发用做人工骨替代材料提供了一种新的思路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 骨与骨组织

1．1．1 骨的组成

1．1．2 骨的结构

1．1．3 骨损伤与愈合

1．2 生物医用材料

1．2．1 陶瓷骨修复材料

1．2．2 高分子骨修复材料

1．2．3 金属骨修复材料

1．3 木材与骨替换材料

1．3．1 木材的组成

1．3．2 木材的结构

1．3．3 木材作为骨替换材料的可行性

1．3．4 壳聚糖

1．4 本文的研究目的及设想

参考文献

第二章 改性女贞木表面沉积羟基磷灰石涂层的制备及表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 仪器

2．2．3 样品制备

2．2．4 样品表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 NaOH溶液对原木表面的改性

2．3．2 木块表面接枝改性及预钙化处理

2．3．3 木块表面磷酸氢钙及前驱体水热转变的XRD分析

2．3．4 木块表面磷酸氢钙及前驱体水热转变的FT-IR分析

2．3．5 木块表面磷酸氢钙及前驱体水热转变的SEM观察

2．3．6 HA沉积物的体外稳定性

2．4 结论

参考文献

第三章 女贞木／壳聚糖／羟基磷灰石复合材料的快速制备及表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 仪器

3．2．3 样品制备

3．2．4 样品表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 NaOH对CS／HA涂层的影响

3．3．2 CS／HA涂层的IR分析

3．3．3 木块表面CS／HA涂层的形貌分析

3．3．4 CS／HA涂层的热重分析

3．3．5 女贞木／CS／HA复合材料的体外稳定性分析

3．4 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文