仿生碳酸鈣納米復(fù)合材料的可控構(gòu)筑及生物相容性研究.pdf

1、由于嚴(yán)重外傷、腫瘤切除、骨感染、老年骨質(zhì)疏松和先天性缺陷等問題日益嚴(yán)重，其造成的骨骼損傷和骨質(zhì)流失現(xiàn)象已成為現(xiàn)實(shí)生活中主要的健康問題，極大地影響人們的生存能力和生活質(zhì)量;隨著骨組織修復(fù)、脊柱融合、人工假體置換等臨床手術(shù)對(duì)骨移植材料需求量的激增，使自體骨和異體骨移植的骨源顯得非常緊張，傳統(tǒng)的高分子和金屬合金骨替代材料又存在難降解和易分解出有毒物質(zhì)的情況，已不再滿足人們心理和生活質(zhì)量的需要。因此，通過人工合成的手段制備出具有生物活性和生物兼

2、容性，且能滿足臨床骨修復(fù)和骨替代所需要的材料以成為社會(huì)的共識(shí)。隨著材料學(xué)與生物學(xué)，組織工程學(xué)的結(jié)合，人們發(fā)現(xiàn)仿生礦化方法制備的復(fù)合材料不但形貌多樣化，同時(shí)又能兼顧傳統(tǒng)材料的優(yōu)勢(shì)，更適合作為骨組織替代和修復(fù)材料應(yīng)用到實(shí)際生活中去。
　　基于以上認(rèn)識(shí)，本文的主要內(nèi)容如下:
　　1.通過電化學(xué)方法合成出殼聚糖-碳酸鈣礦化復(fù)合物。在該實(shí)驗(yàn)中我們充分詮釋了仿生的理論，通過改變前驅(qū)物的濃度、沉積電位，沉積時(shí)間等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，我們得到了納米線

3、，納米片，不規(guī)則的簇狀物和均勻的簇狀聚集體等一系列形貌多樣性的殼聚糖復(fù)合物。從而實(shí)現(xiàn)了殼聚糖-碳酸鈣納米結(jié)構(gòu)的形貌可控。又因?yàn)樵摷{米殼聚糖-碳酸鈣礦化復(fù)合物很好的利用了殼聚糖和碳酸鈣良好的生物相容性，生物活性，及其多樣性，為我們制備能滿足不同需要的生物材料提供了很好的參考。
　　2.著重研究了碳材料（功能化的碳納米管、單層石墨烯等）對(duì)無機(jī)礦化物生長的調(diào)控機(jī)制:通過電化學(xué)的方法在羧基化的碳納米管的表面完成了納米碳酸鈣沉積，合成出碳納

4、米管-碳酸鈣的納米復(fù)合物。這種方法簡單，便捷，形貌可控;通過適當(dāng)改進(jìn)水相合成法，成功制備出石墨烯-碳酸鈣復(fù)合納米材料。通過TEM表征，我們觀察到納米級(jí)的碳酸鈣均勻的鑲嵌在石墨烯層的表面。體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:這兩種材料均具有很好的生物活性，能促進(jìn)細(xì)胞的貼壁和生長。
　　3.我們采用了簡單，易控的一步電化學(xué)沉積的方法成功制備出三維網(wǎng)絡(luò)狀碳酸鈣-殼聚糖納米復(fù)合材料（CaCO3-chiNFs）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明殼聚糖在復(fù)合材料形成過程中

5、扮演結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)的角色。網(wǎng)絡(luò)狀碳酸鈣-殼聚糖納米復(fù)合材料的表面均勻的分布著平均粒徑～25nm左右的納米顆粒，顆粒之間相互交聯(lián)，共同組成了網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。我們對(duì)CaCO3-chiNFs的生物活性進(jìn)行了研究，通過對(duì)MC3T3細(xì)胞在復(fù)合材料表面的生長狀態(tài)和相應(yīng)的MTT測(cè)試，結(jié)果顯示CaCO3-chiNFs具有良好的生物相容性。其疏松的三維結(jié)構(gòu)，相互交聯(lián)的空隙，較大的比表面積和良好的機(jī)械性能，為細(xì)胞的粘附、鋪展提供了一個(gè)良好的界面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明電化學(xué)