體外磷酸鈣仿生礦化的調(diào)控研究.pdf

1、自然界里的生物礦物如骨骼、牙齒、貝殼等，都具有高強度、良好的斷裂韌性和減震性等力學(xué)性能，同時還具有一些特殊的生物學(xué)性能。深入研究這些生物礦物的形成機理和生物礦化特征對新型硬組織替代材料的開發(fā)和利用具有重要意義。人體內(nèi)部的組織器官處在一個含大量離子及各種有機物和無機物的液體環(huán)境中，骨和牙齒等硬組織的礦化過程也是在這樣一種復(fù)雜的環(huán)境中進行的，因此，本論文通過模擬體液體外浸泡的方法，研究有機基質(zhì)、成核方式等對生物礦化的調(diào)控作用，了解體外生物礦

2、物的形成過程，探索生物礦化的機理。 本文首先以模擬體液為介質(zhì)，采用仿生浸泡的方法研究了含有不同有機成分的鈣磷基生物復(fù)合材料在體外礦化實驗中有機成分對類骨磷灰石層形成的影響。實驗結(jié)果表明：HA陶瓷及其復(fù)合材料在模擬體液中仿生浸泡7d后，各樣品表面均有一層厚度不同的類骨磷灰石層生成。且該類骨磷灰石層的結(jié)晶度較低，晶粒較細(15～30nm)，與人體自然骨無機物的結(jié)構(gòu)類似。在羥基磷灰石/殼聚糖(HA/CS)、羥基磷灰石/絲素(HA/SF

3、)、羥基磷灰石/聚己內(nèi)酯(HA/PCL)、羥基磷灰石/聚乳酸(HA/PLA)4種復(fù)合材料中，HA/CS和HA/SF復(fù)合材料中因絲素蛋白和殼聚糖富含多種功能基團，能有效促進類骨磷灰石晶體的形核和生長，因而誘導(dǎo)類骨磷灰石生成的能力最強，說明有機成分CS和SF更有利于復(fù)合材料表面類骨磷灰石的形成和生長。 為更好的模擬體內(nèi)環(huán)境，了解有機大分子對生物礦化過程的調(diào)控作用，本文接著研究了模擬體液中生物大分子對基底材料表面類骨磷灰石形成的影響。

4、實驗結(jié)果表明：HA基底經(jīng)2SBF以及BSA和ChS修飾的2SBF溶液浸泡3天后，表面均有CO32-取代的類骨磷灰石生成。2SBF溶液中BSA的存在促進類骨磷灰石晶體的結(jié)晶生長，使晶體晶粒尺寸較大，并有利于其沿(300)晶面擇優(yōu)取向；而ChS的存在則抑制礦物晶體的生長，使其結(jié)晶性減弱；溶液中二者同時存在時，亦呈現(xiàn)BSA促進晶體生長而ChS抑制的情況：隨BSA濃度的增加類骨磷灰石晶體衍射峰強度逐漸增強，類骨磷灰石晶體生長更完善，隨ChS濃度

5、的增加磷灰石晶體生長情況差，ChS的抑制作用越明顯。 為了加快磷灰石礦化層在材料表面生長速度，本文最后以鈦合金為基底材料，探索了通過“浸沒-揮發(fā)干燥”促進磷灰石晶體在材料表面快速成核的新方法。實驗結(jié)果表明，在過飽和溶液(ACS溶液)中“浸沒-揮發(fā)干燥”處理5次后，鈦合金試樣表面即可形成一層均勻連續(xù)的晶體，但厚度較薄。處理10次后，試樣表面已完全被薄片狀晶體覆蓋，說明此表面處理方法可以促進試樣表面磷酸鈣晶核的形成。經(jīng)“浸沒-揮發(fā)干