钛酸钾、纳米羟基磷灰石人工骨材料的研究

论文摘要

目前常用于人工骨的生物陶瓷材料主要为羟基磷灰石、β-磷酸钙等。本研究立足于钛酸钾的生物医用研究现状,希望钛酸钾能应用于人工骨的制造,为此展开了钛酸钾烧结体的初步研究。使用SEM、XRD等观察和分析钛酸钾晶须形态、烧结体的微观结构与其相组成,通过毛细渗透法对钛酸钾晶须的表面能进行了研究。采用低温液相共沉积法制备纳米级羟基磷灰石粉末,并将其与钛酸钾晶须共同进行体外细胞培养试验。结果表明:1.烧结体表面的晶须呈簇状向外生长,而其内部晶须则纵横交错,表面和内部存在大小不一的孔洞。K2CO3和TiO2摩尔配比为1:4时,烧结体中以K2Ti4O9为主,而摩尔配比为1:6时,烧结体以K2Ti6O13为主。保温时间主要影响钛酸钾晶须的形态,随着保温时间的延长,晶须直径和长度基本呈增大趋势,K2Ti6O13晶须比K2Ti4O9晶须尺寸小、长径比小、表面能要高。2.对烧结体进行模拟体液培养,发现在有机模拟体液中其诱导钙磷沉积的能力要强,而且沉积物形态上也有差异。在有机模拟体液中的沉积物还含有机元素N,更接近于人体骨骼。并用生物矿化和生物自组装理论来探讨形核机理。3.在两种体液中都培养出了纳米级羟基磷灰石,通过SEM、TEM、XRD和FTIR等分析粉末的表面形貌、相组成。得知该磷灰石呈针状,结晶度比较低,在有机模拟体液中培养的羟基磷灰石含有有机成分元素,更接近于人体骨中羟基磷灰石。4.对K2Ti4O9、K2Ti6O13和模拟体液法培养出的纳米羟基磷灰石粉末进行体外细胞培养试验。结果显示,两种材料对成骨细胞生长无抑制作用,未发生细胞毒性反应,可见二者均有良好的细胞相容性。比较可见,钛酸钾的细胞相容性要更好一些,其中K2Ti6O13的最好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 骨组织修复生物陶瓷材料
• 1-2-1 生物陶瓷材料概述
• 1-2-2 骨组织修复陶瓷材料及其应用
• 1-2-3 骨组织修复材料的发展
• 1-2-4 骨组织修复材料相容性
• §1-3 羟基磷灰石及其生物医用研究
• 1-3-1 羟基磷灰石的性质
• 1-3-2 羟基磷灰石的生物医用研究
• 1-3-3 羟基磷灰石的制备方法
• 1-3-4 纳米羟基磷灰石
• §1-4 钛酸钾及其生物医用研究
• 1-4-1 钛酸钾晶须的性质
• 1-4-2 钛酸钾研究发展现状
• 1-4-3 钛酸钾的制备方法
• 1-4-4 钛酸钾的生物学研究
• §1-5 选题依据及研究内容
• 1-5-1 课题选题依据及意义
• 1-5-2 主要研究内容
• 第二章 实验材料、设备与方法
• §2-1 实验材料
• 2-1-1 钛酸钾烧结体及晶须合成用原材料
• 2-1-2 纳米羟基磷灰石合成用原材料
• 2-1-3 钛酸钾表面能测试用试剂
• 2-1-4 生物相容性试验用试剂
• §2-2 实验仪器及设备
• 2-2-1 材料制备及性能测试用仪器及设备
• 2-2-2 生物相容性试验及测试用仪器及设备
• 2-2-3 组织结构观察及成分分析用仪器及设备
• §2-3 实验方法
• 2-3-1 钛酸钾烧结体的制备
• 2-3-2 钛酸钾晶须的制备
• 2-3-3 钛酸钾晶须表面能测试
• 2-3-4 纳米羟基磷灰石的合成
• 2-3-5 模拟体液（SBF）培养试验
• 2-3-6 细胞体外培养
• 第三章 钛酸钾烧结体、晶须的制备
• §3-1 引言
• §3-2 结果与讨论
• 3-2-1 钛酸钾烧结体
• 3-2-2 钛酸钾晶须
• §3-3 钛酸钾晶须形成机理分析
• §3-4 小结
• 第四章 钛酸钾烧结体在模拟体液中的行为
• §4-1 引言
• §4-2 结果与讨论
• 4-2-1 钛酸钾烧结体在无机模拟体液中的表面形貌和元素分析
• 4-2-2 钛酸钾烧结体在有机模拟体液中的表面形貌和元素分析
• 4-2-3 钙磷层在钛酸钾烧结体表面的生长机理
• §4-3 小结
• 第五章 纳米羟基磷灰石粉体的制备
• §5-1 引言
• §5-2 结果与讨论
• §5-3 小结
• 第六章 体外细胞相容性研究
• §6-1 引言
• §6-2 细胞体外培养结果与讨论
• 6-2-1 细胞形态观察
• 6-2-2 细胞增殖比较
• 6-2-3 讨论
• §6-3 钛酸钾晶须表面能与细胞相容性间的关系研究
• 6-3-1 不同钛酸钾晶须表面能的试验结果与分析
• 6-3-2 钛酸钾表面能与成骨细胞附壁生长间的关系
• §6-4 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢