介孔硅干凝胶组织修复生物材料的研究

论文摘要

本研究采用溶胶-凝胶法,以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为致孔剂,合成了介孔硅干凝胶生物医用组织修复材料。研究了原料不同配比和烧结条件对介孔硅干凝胶材料性能的影响。结果表明：正硅酸乙酯（TEOS）及水的量分别固定为300mL和400mL时,当十六烷基三甲基溴化铵加入量为40g时,合成的介孔硅干凝胶（C40）具有良好的介孔结构和外观形貌,且介孔硅干凝胶是含有大量羟基基团和Si-O键的非晶材料。以表面活性剂三嵌段共聚物P123为模板剂,制备了含钙有序介孔硅干凝胶材料,该材料具有高的比表面积和均一的孔径。含钙介孔硅干凝胶在模拟体液里,其表面能够形成磷灰石,表明该材料具有很好的生物活性。用MC3T3-E1细胞与介孔硅干凝胶材料的联合培养,结果显示该材料能够促进细胞增殖,表明该材料具有良好的细胞相容性。含钙介孔干凝胶可以有效地促进血液凝结,随着材料用量和含钙量的增加,凝血效果增强,表明该材料具有很好的止血性能。制备了含铜及银的介孔硅干凝胶材料,这两种材料都具有良好的介孔结构,且铜元素的引入对材料的介孔结构无明显影响。含铜介孔材料可缓释出铜离子,且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有很好的抗菌性,而含银抗菌材料对大肠杆菌也具有很明显的抗菌性。用含铜介孔材料治疗新西兰大白兔皮肤创伤,结果表明：含铜抗菌材料能够促进皮肤快速愈合。两种材料的抗菌效果对比说明,银元素具有比铜元素更强的抗菌能力。通过细胞实验,研究含银介孔硅干凝胶材料的细胞相容性,结果显示：当银含量降低到一定程度时,该材料无细胞毒性。合成了大孔径（大于15nm）结构的介孔材料PSX,其对牛血清蛋白具有强有效的吸附能力,且有很大的吸附量。用PSX与MC3T3-E1细胞联合培养,结果表明：材料对细胞没有毒性；不影响细胞的生长和粘附。因此,大孔径介孔材料具有优良的吸附和生物相容性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物功能材料的应用机理
• 1.2 骨修复材料的研究现状
• 1.2.1 生物源骨
• 1.2.2 有机高分子类材料
• 1.2.3 生物活性陶瓷类
• 1.2.4 金属及合金材料
• 1.2.5 复合生物材料
• 1.3 皮肤创伤愈合
• 1.3.1 外用药物制剂
• 1.3.2 传统皮肤敷料
• 1.3.3 现代创伤敷料
• 1.4 硅基组织材料的修复机理
• 1.5 介孔纳米结构材料
• 1.5.1 多孔无机材料的分类
• 1.5.2 具有有序孔结构的介孔材料
• 1.5.3 介孔材料的生成机理
• 1.5.4 介孔二氧化硅材料的合成与制备方法
• 1.6 本课题研究目的和内容
• 第二章 介孔硅干凝胶材料的制备与表征
• 2.1 前言
• 2.2 原料和设备
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 实验设备
• 2.3 材料和方法
• 2.3.1 介孔硅干凝胶材料的制备
• 2.3.2 测试分析方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 氮气吸附分析
• 2.4.2 材料表面与微观形貌
• 2.5 小结
• 第三章 含钙有序介孔硅干凝胶材料的制备与性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 原料和设备
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 实验设备
• 3.3 材料和方法
• 3.3.1 含钙介孔硅干凝胶材料的制备
• 3.3.2 测试表征分析方法
• 3.3.3 材料吸附性能测试
• 3.3.4 材料生物活性研究
• 3.3.5 细胞生物相容性
• 3.3.6 材料止血性能测试
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 氮气吸附分析
• 3.4.2 材料的表面微观形貌
• 3.4.3 材料的吸附性能分析
• 3.4.4 材料的生物活性
• 3.4.5 材料的细胞相容性
• 3.4.6 材料的止血性能
• 3.5 小结
• 第四章 抗菌纳米介孔硅干凝胶材料的制备与性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 原料和设备
• 4.2.1 原料
• 4.2.2 实验设备
• 4.3 抗菌介孔硅干凝胶材料的制备与方法
• 4.3.1 材料的制备
• 4.3.2 材料表征分析方法
• 4.3.3 铜离子释放分析
• 4.3.4 材料的抗菌性能测试
• 4.3.5 体内实验
• 4.3.6 细胞毒性测试
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 含铜材料的表征分析
• 4.4.2 含铜材料的成份分析
• 4.4.3 铜离子释放
• 4.4.4 含铜材料的抗菌性能
• 4.4.5 含铜材料的皮肤愈合实验
• 4.4.6 含银材料的表征
• 4.4.7 含银材料的抗菌实验
• 4.4.8 含银材料的细胞毒性实验
• 4.7 小结
• 第五章 大孔径介孔硅干凝胶材料的制备与性能研究
• 5.1 前言
• 5.2 原料和设备
• 5.2.1 原料
• 5.2.2 实验设备
• 5.3 材料的合成与方法
• 5.3.1 材料的制备
• 5.3.2 材料表征分析
• 5.3.3 材料吸附性能测试
• 5.3.4 细胞生物相容性
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 材料的表征
• 5.4.2 材料的吸附性
• 5.4.3 材料的细胞相容性
• 5.5 小结
• 第六章 全文总结和课题延伸
• 6.1 全文总结
• 6.2 创新点
• 6.3 课题延伸
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间撰写的论文
• 卷内备考表