仿生碳摻雜羥基磷灰石的制備及軟骨礦化研究.pdf

1、羥基磷灰石是鈣磷灰石的自然礦物化，但是經(jīng)常被寫成Ca10(PO4)6(OH)2的形式來突出它是由兩部分組成，是一種常見的具有優(yōu)秀生物相容性和活性的生物材料，并且其無毒無害，無腐蝕性等特性在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于羥基磷灰石在高分子材料以及生物體軟骨表面起到力學(xué)改性的作用，本論文主要內(nèi)容如下:
　　1.不同碳酸根摻雜量的羥基磷灰石通過自然沉淀法成功制備。以Ca(NO3)2-(NH4)2HPO4-NH4HCO3-SBF為反應(yīng)體

2、系，采用沉淀法制備出不同碳酸根摻雜量的羥基磷灰石。制備上述碳羥基磷灰石過程中，主要是考察了水熱溫度、陳化熱時間以及反應(yīng)體系pH值等條件對樣品形貌的影響。利用X射線衍射、傅立葉變換紅外光譜、場發(fā)射透射電鏡、熱重分析儀以及X射線光電子能譜儀等多種表征手段研究了碳酸根羥基磷灰石的組成、粒徑以及碳酸根替代的類型及含量。結(jié)果表明:在pH值為10，反應(yīng)溫度為95℃時，合成的粉末為B型取代為主的混合型取代碳酸根羥基磷灰石;隨著碳酸根摻雜量的增加，碳酸

3、根羥基磷灰石結(jié)晶度降低，顆粒尺寸減小至粒徑為10-20 nm，長度約35 nm。綜上可以看出碳羥基磷灰石是一種很好的骨替代和填充材料，在共混以及自然礦化途徑中都能起到很好的力學(xué)性能增強(qiáng)作用。
　　2.利用共混法制備了在模擬體液中合成的含碳量為8％的納米羥基磷灰石增強(qiáng)型聚乳酸納米復(fù)合薄片材料，并研究了該薄片的微觀形貌和力學(xué)性能。掃描電鏡顯示出羥基磷灰石共混在聚乳酸薄片中的表觀形貌。紅外和拉曼光譜儀分析出薄片中具有磷酸根離子體現(xiàn)出羥基

4、磷灰石與聚乳酸已共混均勻。我們使用高分辨率多參數(shù)原子力顯微鏡(AFM)來研究薄片的納米力學(xué)性能，且隨著共混量的增大，楊氏模量、粗糙度和以及比表面積均增大。
　　3.此實驗中，原子力顯微鏡(AFM)來表征在礦化過程中的聚乳酸纖維的形態(tài)和納米力學(xué)性能的差異。聚乳酸納米纖維在5倍模擬體液中采用不同周期（0，1，3，5，7和21天）來進(jìn)行生物礦化。羥基磷灰石在沒有礦化樣品中不顯眼，但在礦化樣品中分布十分明顯。原子力顯微鏡圖像表明隨著礦化天

5、數(shù)的增加，聚乳酸纖維表面粗糙度增加。這里，我們使用高分辨率多參數(shù)原子力顯微鏡(AFM)來研究一個聚乳酸納米纖維在5倍模擬體液礦化過程中該纖維的結(jié)構(gòu)和納米力學(xué)性能的改變。在此礦化期間，楊氏模量的變化隨時間變化尤其明顯。
　　4.在這項研究中，原子力顯微鏡(AFM)被用來表征牛關(guān)節(jié)軟骨在礦化環(huán)境中的表觀形貌和生物力學(xué)性能。在沒有礦化的樣品中牛關(guān)節(jié)軟骨膠原束的形態(tài)學(xué)差異并沒有礦化后的樣品明顯。鹽酸胍處理牛關(guān)節(jié)軟骨，這一方法加速了軟骨礦化

6、的過程。原子力顯微鏡被用來研究軟骨的表層和中間層的納米級的結(jié)構(gòu)差異。原子力顯微鏡圖像表明，礦化后的軟骨比沒有礦化后的粗糙。蛋白聚糖嵌入Ⅱ型膠原會影響關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)性能。盡管具有如此至關(guān)重要的作用，但是對它的結(jié)構(gòu)仍然知之甚少。軟骨在模擬體液礦化過程中采用高分辨率多參數(shù)的原子力顯微鏡(AFM)來研究膠原結(jié)構(gòu)的變化以及力學(xué)性能。礦化導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨上表面和內(nèi)部的粗糙度變化。在礦化過程中軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的形態(tài)學(xué)變化是不可逆的。由短節(jié)膠原的長度和厚