以纳米羟基磷灰石-丝蛋白为基础的骨修复材料的设计与合成

摘要

骨组织损伤问题会给患者带来很大困扰，严重的还会危及生命。人工骨修复材料是解决此类问题的重要途径。仿骨材料则是其中一类用于模仿骨组织功能的骨修复替换材料。本论文从骨组织的组成羟基磷灰石和蛋白出发，结合超重力技术，探究了纳米羟基磷灰石与蛋白/纳米羟基磷灰石复合材料的制备过程及其在骨组织替换材料等生物医学领域的应用潜力。本文主要研究内容如下:
　　(1)本文使用不同磷源与钙源制得纳米羟基磷灰石(nHAP)，并利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)等分析手段对产物进行表征，探究不同反应温度，不同原料等实验条件对产物的组成、形貌、尺寸的影响。结果表明升高温度有利于晶体成长，不同钙源对产物影响不大，不同磷源对得到的产物组成影响较大，磷酸氢根会取代产物羟基磷灰石中的磷酸根，磷酸氢二钠为原料的产物中磷酸氢根含量最高。
　　(2)本文利用超重力沉淀法成功合成出nHAP，并通过XRD和TEM确定了晶体结构与形态，利用FTIR和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析了纳米羟基磷灰石的化学性质。表征结果表明合成的纳米羟基磷灰石直径为1.9-14.2 nm，长度为4.0-36.9 nm，并且与天然骨磷灰石类似，均为碳酸磷灰石结构。另外，本文还对纳米羟基磷灰石在制备磷酸钙骨水泥(CPC)和明胶/HAP水凝胶复合材料方面的潜在应用进行了探讨。
　　(3)本文利用超重力共沉淀法制备了明胶蛋白/纳米羟基磷灰石复合材料并采取多种测试手段表征了材料的理化性质。结果证实了蛋白/HAP复合材料为纳米棒状晶型和具有高蛋白吸附率。此外，蛋白/HAP纳米复合材料还被塑造成圆柱状的CPC，测试结果表明平均抗压模量为0.6 GPa,与人体松质骨类似。同时，利用此法也成功制备出丝蛋白/纳米羟基磷灰石复合材料与CPC，表明此法具有一定的普适性。
　　以上研究结果表明，本文提出的超重力技术结合化学沉淀法的路线具有很多优势，是一种能高效简单、可产业化生产仿骨材料的新工艺。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 生物材料

1．1．1 生物材料概述

1．1．2 硬组织修复材料简介

1．1．3 有机-无机复合硬组织修复材料简介

1．2 纳米羟基磷灰石

1．2．1 纳米羟基磷灰石概述

1．2．2 纳米羟基磷灰石的制备

1．3 超重力技术概述

1．4 本课题研究的目的、内容和意义

第二章 不同条件对制备纳米羟基磷灰石的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料与仪器

2．2．2 实验过程

2．3 分析表征

2．3．1 红外光谱分析(FTIR)

2．3．2 X射线衍射分析(XRD)

2．3．3 热重分析(TGA)

2．3．4 透射电子显微镜分析(TEM)

2．4 结果与讨论

2．4．1 不同温度的影响

2．4．2 不同原料的影响

2．5 本章小结

第三章 超重力技术制备纳米羟基磷灰石

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料与仪器

3．2．2 实验过程

3．3 分析表征

3．3．1 电感耦合等离子体光谱分析(ICP-AES)

3．3．2 材料力学性能测试(Mechanical tests)

3．3．3 扫描电镜测试(SEM)

3．4 结果与讨论

3．4．1 超重力法制备纳米羟基磷灰石

3．4．2 HAPRPB1600的应用的研究

3．4．3 超重力法制备纳米羟基磷灰石颗粒尺寸的控制

3．5 本章小结

第四章 超重力共沉淀法制备蛋白／纳米羟基磷灰石

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料与仪器

4．2．2 实验过程

4．3 分析表征

4．3．1 热重分析(TGA)

4．3．2 比表面测定(BET)

4．4 结果与讨论

4．4．1 超重力法制备明胶／纳米羟基磷灰石颗粒

4．4．2 Gel／HAPRPB1600应用的研究

4．4．3 超重力共沉淀法制备丝蛋白／羟基磷灰石(Silk／HAP)纳米复合材料

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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