磁性殼聚糖復(fù)合材料的研究.pdf

1、磁性材料可以在外加磁場的用用下產(chǎn)生力響應(yīng)和熱響應(yīng)，這是本文工作的思想來源。本文在實(shí)驗(yàn)室原有工作的基礎(chǔ)上，采用原位沉淀和原位復(fù)合對磁性殼聚糖復(fù)合材料的制備進(jìn)行了研究，成功制備出了目標(biāo)材料，并且受到骨結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，采用外加磁場對殼聚糖基質(zhì)中的納米顆粒分布進(jìn)行了調(diào)控。 1.原位復(fù)合法制備殼聚糖/四氧化三鐵納米復(fù)合材料以殼聚糖膜為模板、NaOH溶液為凝固液，通過配制磁性殼聚糖前驅(qū)體溶液，然后采用原位復(fù)合法制備出磁性殼聚糖棒材。X射線粉末衍

2、射測試結(jié)果證實(shí)了原位復(fù)合法制備出磁性殼聚糖棒材中Fe3O4的生成，同時磁性能測試結(jié)果表明制備的磁性殼聚糖棒材具有超順磁性，能在理論上滿足磁性生物材料對磁性的要求。從數(shù)碼照片可以看出棒材具有宏觀層狀結(jié)構(gòu)，同時掃描電鏡測試結(jié)果表明復(fù)合棒材也具有微觀層狀結(jié)構(gòu)，詳細(xì)討論了層狀結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理。并且可從透射電鏡照片得出生成的Fe3O4顆粒的粒徑大小約為15nm，在殼聚糖基質(zhì)中分布均勻。力學(xué)性能測試表明原位復(fù)合法制備出殼聚糖/四氧化三鐵棒材的棒材彎曲

3、強(qiáng)度達(dá)到98.8MPa(100/3，質(zhì)量比)，與純殼聚糖棒材相比強(qiáng)度沒有下降。 2.原位沉淀法制備四氧化三鐵/羥基磷灰石/殼聚糖棒材通過化學(xué)沉淀法制備四氧化三鐵/羥基磷灰石，然后以殼聚糖為基體，利用原位沉淀法將Fe3O4/HA與殼聚糖復(fù)合，制得四氧化三鐵/羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料。經(jīng)X射線粉末衍射測試、粒徑分布和磁性能測試，結(jié)果表明了四氧化三鐵/羥基磷灰石復(fù)合物的生成。系統(tǒng)研究了四氧化三鐵/羥基磷灰石/殼聚糖棒材力學(xué)性能的影響

4、因素，最終確定四氧化三鐵與羥基磷灰石質(zhì)量比為3：17，無機(jī)物與殼聚糖質(zhì)量比為9：91時，棒材的力學(xué)性能最優(yōu)，彎曲強(qiáng)度可達(dá)到87.0MPa，彎曲模量1.57GPa。 3.原位復(fù)合法制備殼聚糖/羥基磷灰石/四氧化三鐵納米復(fù)合材料采用原位復(fù)合法成功制備出殼聚糖/羥基磷灰石/四氧化三鐵納米復(fù)合材料，X射線粉末衍射測試結(jié)果表明生成的無機(jī)物為四氧化三鐵和羥基磷灰石，磁性能測試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有超順磁性，飽和磁化強(qiáng)度能達(dá)到49.6emu/

5、g，經(jīng)透射電鏡觀察證實(shí)了生成的無機(jī)顆粒大小均一，粒徑大約為長30nm，寬20nm，且在基質(zhì)中分布均勻無明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。從掃描電鏡照片可以得出制備的復(fù)合材料保持了純殼聚糖材料的層狀結(jié)構(gòu)。在組織長入材料過程中，應(yīng)力刺激或電磁刺激能夠產(chǎn)生促進(jìn)組織長入材料，靜磁場能在含水生命組織中產(chǎn)生弱電流，這種弱電流能顯著的影響生命細(xì)胞的功能狀態(tài)。在電場和磁場的作用下，處于“靜止”狀態(tài)的原始細(xì)胞得以分化并形成新骨。本實(shí)驗(yàn)室制備出的殼聚糖/羥基磷灰石/四氧化三

6、鐵(85：7.5：7.5，質(zhì)量比)棒材的力學(xué)性能達(dá)到118.5Mpa，考慮其具備的超順磁性，有望用于可承重部位的組織修復(fù)。 4.納米顆粒在殼聚糖基質(zhì)中的取向調(diào)控四氧化三鐵具有磁響應(yīng)性，外加磁場可以調(diào)控其取向和分布。在制備出殼聚糖/四氧化三鐵納米復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，通過在制備材料的模具兩端加上平行磁場，引導(dǎo)四氧化三鐵納米顆粒在殼聚糖基質(zhì)中取向，TEM測試結(jié)果表明納米Fe3O4顆粒在磁場的作用下發(fā)生取向。同時在原位復(fù)合制備四氧化三鐵/