骨组织工程用多孔羟基磷灰石及其复合材料的制备与性能

论文摘要

采用添加造孔剂法制备出骨组织工程用多孔羟基磷灰石（HA）中间层,研究了造孔剂种类、含量、温度等因素对孔径、孔隙率、力学性能的影响:应用凝胶浇铸法制备出HA-PLGA复合材料,研究了其制备工艺及其弹性模量:通过冷压与固化技术制备出HA-PLGA-TiO2复合材料,评价了该复合材料的生物相容性。得出了以下研究结果:1.添加单一PVB造孔剂制备的多孔HA陶瓷,其孔径较小,孔的连通性较差。2.烧结工艺影响HA的相对密度。采用造孔剂（PVB、NH4HCO3和（NH4）2CO3）于1200℃烧结保温4h,可以获得性能较好的多孔HA中间层。通过造孔剂的不同配比可控制多孔HA的孔隙率、孔尺寸与孔连通性。随着（NH4）2CO3含量的增大,材料的压缩强度和弹性模量呈下降趋势。PVB、（NH4）2CO3和NH4HCO3的含量分别为10vol.%、15vol.%和25vol.%时,烧结后的多孔HA生物材料具有较好的孔结构和连通性,最大孔隙率达到50.3%,压缩强度为4.4MPa,弹性模量与自然骨接近。3.浓度、时间、温度和PH值均影响PLGA溶胶的粘度。浓度低于50g/L时,粘度随着时间的延长和温度（＜50℃）的升高变化不大;当温度高于50℃时,粘度急剧上升。浓度高于50g/L时,粘度随着时间延长和温度（＜40℃）的升高而降低;当温度高于40℃时,粘度急剧上升。PH值增大,粘度会随之增大。4.采用凝胶浇铸法,将PLGA—HA溶胶与多孔HA复合,可获得弹性模量与自然骨相近的HA/PLGA复合材料。PLGA-HA溶胶粘度和PH值均影响PLGA与多孔HA中间层的复合。粘度为25.8mPa·S的溶胶利于复合:随着PH值减小,溶胶较易填充孔洞,但PH值小于4.289时,充填效果反而降低。5.PLGA-HA-TiO2复合材料中含25wt.%的HA和2.5wt.%的TiO2时,具有好的强度和塑性。HA含量少于50wt.%时,对其在模拟体液中的降解速率基本没影响;反之,其降解速率会增加。在降解过程中,PLGA-HA-TiO2的表面形成磷灰石,表明该复合材料具有好的生物相容性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物材料
• 1.2 骨组织工程
• 1.3 天然骨
• 1.4 骨组织工程用细胞支架材料的研究进展
• 1.4.1 骨组织工程用细胞支架材料的种类
• 1.4.2 骨组织工程用细胞支架材料的制备方法
• 1.4.3 对骨组织工程用细胞支架材料的展望
• 1.5 羟基磷灰石（HA）
• 1.6 聚乙丙交酯共聚体（PLGA）
• 2）'>1.7 二氧化钛（TiO₂）
• 1.8 选题背景与研究意义
• 1.9 本论文的研究内容
• 第二章 实验方案
• 2.1 原材料及主要实验仪器设备
• 2.1.1 制备多孔HA的原料与试剂
• 2.1.2 制备多孔HA的仪器
• 2复合材料的原料与试剂'>2.1.3 制备HA-PLGA和PLGA-HA-TiO₂复合材料的原料与试剂
• 2复合材料的仪器'>2.1.4 制备HA-PLGA和PLGA-HA-TiO₂复合材料的仪器
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 技术路线
• 2.2.2 多孔 HA的制备
• 2.2.3 HA-PLGA复合材料的制备
• 2复合材料的制备'>2.2.4 PLGA-HA-TiO₂复合材料的制备
• 2.3 性能表征
• 2.3.1 性能检测设备
• 2.3.2 性能检测方法
• 第三章 多孔羟基磷灰石（HA）的制备及其性能研究
• 3.1 多孔羟基磷灰石陶瓷（HA）的制备方法
• 3.1.1 制备工艺的选择
• 3.1.2 造孔剂的选择
• 3.1.3 烧结工艺
• 3.2 研究结果与讨论
• 3.2.1 PVB造孔剂法制备HA的研究
• 3.2.2 混合物造孔剂法制备HA的研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 HA-PLGA复合材料的制备
• 4.1 凝胶浇铸法制备生物活性材料的特点
• 4.2 PLGA-HA溶胶的流动性能
• 4.2.1 时间对 PLGA-HA溶胶粘度的影响
• 4.2.2 温度对 PLGA-HA溶胶粘度的影响
• 4.2.3 PH值对 PLGA-HA溶胶粘度的影响
• 4.3 HA-PLGA复合材料的制备
• 4.3.1 多孔HA基材的相和孔分布
• 4.3.2 不同粘度对 PLGA-HA溶胶填充性能的影响
• 4.3.3 不同PH值对 PLGA-HA溶胶填充性能的影响
• 4.3.4 复合材料的弹性模量
• 4.4 本章小结
• 2复合材料的制备及其生物相容性研究'>第五章 PLGA-HA-TiO₂复合材料的制备及其生物相容性研究
• 2的含量对复合材料固化温度的影响'>5.1 HA和 TiO₂的含量对复合材料固化温度的影响
• 5.2 复合材料的力学性能
• 5.3 复合材料的降解性能及生物相容性
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录: 攻读学位期间发表的相关论文和参与研究的科研项目