左旋聚乳酸-羥基磷灰石晶須-膠原液晶支架的制備與表征.pdf

1、本文以研究人工提取小鼠尾部肌腱I型膠原的液晶性能為基礎(chǔ),使用左旋聚乳酸(Ploy(L-lactic acid),PLLA)作為支架材料,羥基磷灰石晶須(Hydroxyapatite whisker,HAP wisher)為增強(qiáng)相,I型膠原為填充基質(zhì),并結(jié)合多種制備工藝,制備出不同結(jié)構(gòu)的聚乳酸/羥基磷灰石晶須/I型膠原復(fù)合支架材料,并對(duì)其進(jìn)行表征。
　　聚乳酸支架制備工藝的探索與討論。結(jié)合左旋聚乳酸材料本身的特點(diǎn),選擇粒子瀝濾結(jié)合發(fā)

2、泡法作為主要工藝路線,由二氯甲烷作為主要溶劑,蔗糖作為致孔劑,將原料按一定比例混合均勻后倒置于鋁箔預(yù)制體中。首先,在一定溫度的真空條件下使溶劑揮發(fā),再用純水瀝去蔗糖,最終得到聚乳酸固體支架。采用比重瓶法得知該種工藝路線下得到的聚乳酸材料孔隙率達(dá)到95％以上,孔洞聯(lián)通;且其壓縮模量保持在0.5MPa。此外還設(shè)計(jì)了微球成型等方法,其中微球成型法得到的材料較粒子瀝濾/發(fā)泡所得到的材料強(qiáng)度有很大提高。
　　羥基磷灰石晶須的制備與表征。該部

3、分實(shí)驗(yàn)以液相過飽和原理為基礎(chǔ),將醋酸鈣((CH3COO)2Ca)溶液和磷酸(H3PO4)水溶液按不同鈣磷比分別配置20mL,然后將總量為40mL的混合液倒入不銹鋼高壓反應(yīng)釜(容積50mL)中,在150℃、內(nèi)壓4MPa的環(huán)境下反應(yīng)適當(dāng)時(shí)間以得到長(zhǎng)徑比大于50的棒狀或針狀羥基磷灰石。實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)體系的pH變化和反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)物成分及形貌的影響;通過XRD、TEM、FITR和光學(xué)顯微鏡觀察分析得到:pH越高越有利于羥基磷灰石的形成,但不利

4、于晶須的形成,隨著pH值的降低,晶須長(zhǎng)徑比增大。當(dāng)鈣鹽溶液濃度為0.1～0.13M時(shí),晶須綜合性能最佳。
　　鼠尾肌腱I型膠原的提取與表征及膠原液晶的研究。首先,采用胃蛋白酶配合0.5M乙酸溶液對(duì)提取的鼠尾肌腱進(jìn)行酶解、透析與凍干,經(jīng)圓二色譜、紅外紫外光譜、XRD、凝膠電泳等測(cè)試手段證明所得物質(zhì)為純凈的I型膠原。其次,根據(jù)水解I型膠原的溶致液晶特性,實(shí)驗(yàn)使用0.5M乙酸溶液將膠原配置成40mg/mL~120mg/mL的溶液。將不同

5、濃度的溶液延展成膜、自然風(fēng)干后,通過POM觀察判定,對(duì)于提取的I型膠原,其液晶臨界濃度為80mg/mL,且雙折射現(xiàn)象隨著濃度的上升變得明顯。經(jīng) AFM、SEM、XRD、SAXS和流變儀測(cè)試等手段證明,在120mg/mL溶液制成的膜中,存在復(fù)雜的相互作用過程。在膜剛形成初期,膠原分子以類似向列型液晶結(jié)構(gòu)排布,隨后向膽甾型轉(zhuǎn)變。分子取向轉(zhuǎn)變的同時(shí)分子自組裝也在進(jìn)行,通過掃描電鏡可以觀察到膜表面和內(nèi)部的膠原纖維。此外,由于膠原溶液特殊的流變曲

6、線,膠原膜表面會(huì)形成規(guī)整的波浪狀隆起結(jié)構(gòu)。由于蛋白質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,液晶膠原膜在變化時(shí)也呈現(xiàn)出多種不同本質(zhì)的現(xiàn)象。
　　聚乳酸/羥基磷灰石晶須/I型膠原復(fù)合材料的制備與表征。為了解決羥基磷灰石晶須與聚乳酸界面作用弱的問題,該部分實(shí)驗(yàn)采用硅烷偶聯(lián)劑、表面活性劑(如十二烷基硫酸鈉)、合成活性劑(如氨基酸酯)、高分子助劑(如聚乙烯醇)等對(duì)兩者進(jìn)行改性。綜合來說,聚乙烯醇的可行性最佳,所得材料性質(zhì)最穩(wěn)定。在得到復(fù)合支架后,采用離心法將