模擬生物組織環(huán)境基于有機(jī)質(zhì)模板制備羥基磷灰石生物仿生材料.pdf

1、羥基磷灰石作為一種熱力學(xué)穩(wěn)定的結(jié)晶相，是脊椎動物骨骼的主要組成成分，因其與骨組織中的無機(jī)礦物質(zhì)最為接近，且具有優(yōu)異的生物相容性和骨誘導(dǎo)活性，在組織工程領(lǐng)域得到了廣泛的研究。然而由于人工合成羥基磷灰石的結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能無法與自然骨相媲美，故使其應(yīng)用受到了很大限制。本文即以此為題，在模擬生物組織環(huán)境下基于生物礦化的基本原理利用有機(jī)質(zhì)模板對羥基磷灰石的結(jié)晶礦化進(jìn)行調(diào)控，制備羥基磷灰石仿生礦物材料，同時探究了模板的濃度和礦化的時間對礦化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的

2、影響，得到了與骨組織結(jié)構(gòu)與性能相近的羥基磷灰石有機(jī)無機(jī)雜化材料。
　　本文分別采用功能化的氧化石墨烯與超分子自組裝體作為模板，在模擬體液37℃恒溫環(huán)境下仿生礦化制備羥基磷灰石生物仿生材料。功能化的氧化石墨烯是天然的片層結(jié)構(gòu)，其表面的官能團(tuán)可有效的誘導(dǎo)礦物質(zhì)的沉積。由異胞嘧啶結(jié)構(gòu)（UPy）制備的具有四重氫鍵的超分子自組裝體則是單體通過氫鍵間的相互作用，首先形成納米纖維狀結(jié)構(gòu)，再由端基的氫鍵作用自組裝相互纏繞、交叉，受到不同的端基與濃

3、度影響，形成的形貌不同的模板結(jié)構(gòu)。
　　功能化的氧化石墨烯與天冬氨酸端基單體（UPy-Asp）形成的自組裝體均為薄膜狀模板材料，表面的活性官能團(tuán)能夠誘導(dǎo)羥基磷灰石的成核結(jié)晶。羥基磷灰石晶體首先在模板表面成核并逐漸生長，隨著時間的延長，薄膜狀模板逐漸包裹羥基磷灰石晶體并與之融合，最終得到羥基磷灰石/有機(jī)模板的雜化材料。功能化的氧化石墨烯片層模板誘導(dǎo)礦化的產(chǎn)物為片層結(jié)構(gòu)組成的2-3μm花狀微球，結(jié)晶度良好，其中羥基磷灰石的含量可達(dá)22

4、.3％，細(xì)胞MTT實(shí)驗(yàn)表明產(chǎn)物生物相容性良好；基于UPy-Asp自組裝體模板誘導(dǎo)礦化的產(chǎn)物為2-3μm的球狀結(jié)構(gòu)，大小均一，球形度高，其中羥基磷灰石的含量可達(dá)70%，彈性模量可達(dá)5.0 GPa。在模板濃度接近溶解度的條件下，丙三醇端基單體（UPy-Gly）形成的自組裝模板為多層級多孔自組裝體結(jié)構(gòu)，羥基磷灰石首先在模板孔洞中沉積形核，隨后沿孔洞壁與纖維表面逐漸礦化生長融合，最終得到羥基磷灰石/有機(jī)模板的雜化材料。分析表明產(chǎn)物中羥基磷灰石的