应用于骨修复的明胶-CaO-SiO_2-TiO_2生物活性杂化材料的合成及其性能(英文)

摘要

背景:有研究表明,材料生物活性是由材料表面的Si-OH或Ti-OH等基团和体液中的钙离子共同作用的结果,可否将明胶链与Si-O-Ti无机网络共价结合合成一种新的有机-无机杂化材料?目的: 合成一种能应用于骨修复的明胶-CaO-SiO2-TiO2生物活性杂化材料,并观察其结构及生物活性。设计:随机对照观察。单位:陕西科技大学材料科学与工程学院实验室。材料:明胶(国药集团上海化学试剂有限公司),钛酸异丙酯(固安恒业精细化工有限公司),γ- 环氧丙基氧丙基三甲氧基硅烷 (荆州市江汉精细化工有限公司),硝酸钙(天津市博迪化工有限公司)。方法:实验于2006-04/08在陕西科技大学材料科学与工程学院实验室完成,通过溶胶-凝胶法以明胶、γ-(2,3环氧丙基氧丙基)三甲氧基硅烷、钛酸四异丙酯及硝酸钙为初始原料合成了一种新的有机-无机杂化材料。①材料的结构分析:材料的结构用傅立叶红外光谱、X射线衍射及扫描电子显微镜观察分别进行分析。②生物活性评价:样品Ti15Ca0和Ti15Ca20进行模拟体液浸泡实验,通过薄膜X射线衍射分析,扫描电子显微照片分析其表面组或和形貌。主要观察指标:材料的结构分析及其生物活性。结果:①材料呈完全无定形态,表面近乎均一,有机成分与无机成分之间以共价键结合,傅立叶红外光谱分析证明了Si-OH基团和Si-O-Si键的存在,并且钛酸四异丙酯的加入引入了Si-O-Ti键。②该材料在SBF中浸泡后产生磷灰石晶体, 其形貌与生物玻璃和其它生物活性材料相似,记明其具有体外生物活性。结论: 通过溶胶-凝胶法将明胶链与Si-O-Ti无机网络共价结合合成了一种新的有机-无机杂化材料。样品Ti15Ca20在模拟体液中浸泡后其表面生成大量磷灰石和透钙磷石晶体,充分证明了材料的生物活性。