明膠水凝膠調(diào)控羥基磷灰石晶體生長及鈦表面仿生礦化的研究.pdf

1、促進(jìn)或加速缺損骨組織的修復(fù)效能是目前骨修復(fù)材料研究重點(diǎn)。在骨修復(fù)材料中，將羥基磷灰石與生物聚合物分子復(fù)合制備的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料，能夠結(jié)合生物聚合物與羥基磷灰石礦物的優(yōu)點(diǎn)。但在以往的生物聚合物/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備中，一般都將羥基磷灰石與聚合物溶液或者預(yù)聚液預(yù)先混合，這就導(dǎo)致大部分生物活性羥基磷灰石都被包埋在聚合物基質(zhì)內(nèi)部，在體外培養(yǎng)或者植入缺損部位早期無法與種子細(xì)胞有效接觸。以仿生的角度，聚合物調(diào)控仿生礦化所制備的聚合物-羥基磷灰

2、石復(fù)合材料在成分和結(jié)構(gòu)上都類似于天然骨組織。本論文采用仿生礦化法，以明膠水凝膠為有機(jī)模板，利用其物化特性，調(diào)控羥基磷灰石在其表面和內(nèi)部成核，生長，并研究其調(diào)控機(jī)理。在鈦表面預(yù)先共價(jià)接枝明膠水凝膠作為礦化的有機(jī)模板，誘導(dǎo)羥基磷灰石晶體在其表面生長，制備礦化明膠復(fù)合生物活性涂層，即成分、結(jié)構(gòu)等與骨組織更接近的仿生復(fù)合層，從而提高鈦植入體表面的生物相容性。具體內(nèi)容如下:
　　1.明膠水凝膠調(diào)控羥基磷灰石晶體生長
　　本文通過取代明

3、膠側(cè)鏈上的氨基基團(tuán)而引入交聯(lián)劑甲基丙烯酰胺，改變反應(yīng)液中甲基丙烯酸酐的濃度，得到不同取代度的甲基丙烯酰胺改性明膠單體，在光引發(fā)劑的存在下經(jīng)紫外光聚合獲得明膠水凝膠。對比研究了不同交聯(lián)劑含量（甲基丙烯酰胺取代度）明膠水凝膠分子在37℃恒溫的改性模擬體液(mSBF)下，調(diào)控磷酸鈣礦物，特別是羥基磷灰石礦化的能力。結(jié)果顯示，陰離子型明膠基水凝膠含有大量的負(fù)電荷羧基基團(tuán)，能作為有機(jī)模板誘導(dǎo)羥基磷灰石在其表面和內(nèi)部沉積，且生成羥基磷灰石的組成及結(jié)

4、構(gòu)和天然羥基磷灰石相似。然而，相對于低取代度水凝膠，由于具有較低的溶液擴(kuò)散能力和弱的負(fù)電性，高取代度水凝膠的表面上更不利于羥基磷灰石的形核和生長。力學(xué)性能測試表明礦化后的水凝膠比礦化前壓縮強(qiáng)度和模量都有了顯著提高，尤其是低取代度水凝膠。
　　2.鈦表面礦化明膠水凝膠復(fù)合涂層的制備
　　本文通過在仿生礦化沉積制備礦化明膠涂層過程中，首先對鈦基板先后采用堿熱和硅烷化處理，在表面接枝端基為甲基丙烯酰胺的官能團(tuán)，經(jīng)光聚合在表面以共價(jià)

5、鍵合的形式制備了甲基丙烯酰胺改性明膠水凝膠涂層，后在2倍仿生體液中礦化得到明膠水凝膠-羥基磷灰石復(fù)合生物活性涂層。運(yùn)用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、紅外光譜(IR)、X射線光電子能譜(XPS)和接觸角測試儀等表征方法對鈦試樣在生物礦化前后的鈣磷生物活性涂層的表面形貌、成分以及物相組成等進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:明膠水凝膠能誘導(dǎo)羥基磷灰石礦物在其表面沉積，并且獲得的羥基磷灰石的成分和結(jié)構(gòu)接近自然骨。