论文题目: 壳聚糖/羟基磷灰石仿生骨材料的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料物理与化学
作者: 李保强
导师: 汪茫,胡巧玲
关键词: 壳聚糖,羟基磷灰石,四氧化三铁,原位杂化,仿生材料
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 35亿年的生命演化过程优化了生物体的宏观与微观结构、形态和功能,是取之不竭的知识宝库。仿生就是学习和研究自然界生物的内在规律,并从中获得解决问题的方法。骨是由有序排列的胶原纤维和取向的纳米羟基磷灰石形成的有生命的复合材料,骨材料的复杂多级结构使其既具有羟基磷灰石的强度和硬度,又具有胶原的韧性。本文在详细分析骨组成、结构以及力学性能基础上提出以骨的组成和结构为模型,选择具有优异生物相容性和生物活性的壳聚糖与羟基磷灰石复合体系为研究对象,采用不同方法制备壳聚糖/羟基磷灰石仿生骨材料,并以骨材料为参照物研究壳聚糖/羟基磷灰石复合材料的微结构与性能之间的相关规律。 1.原位沉析法制备壳聚糖/磷酸三钙和壳聚糖/羟基磷灰石复合材料采用原位沉析法制备了壳聚糖/磷酸三钙(CS/TCP)和壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)复合材料,力学性能结果表明随着TCP(或HA)含量增加,复合材料的弯曲、剪切强度和吸水率均降低,而相应模量有所升高;并发现采用戊二醛交联—无机颗粒填充协同增强技术可使复合材料弯曲强度提高50%-60%。 2.原位杂化法制备壳聚糖/羟基磷灰石纳米复合仿生材料原位杂化法的关键是采用预先沉积CS凝胶膜将含有HA前驱体的CS溶液与凝固液隔离。当pH值改变时,CS凝胶膜同时控制壳聚糖沉析与羟基磷灰石生成过程缓慢且有序地进行。通过XRD和TEM测试证实CS/HA复合材料中原位生成的羟基磷灰石颗粒长为100nm,宽30～50nm。扫描电镜测试结果表明复合材料具有层状结构;其弯曲强度为86MPa,比原位沉析法的高26%,比松质骨的高4倍。戊二醛交联—纳米HA填充协同增强技术可使复合材料弯曲强度达到102MPa,与未交联相比提高了19%,比原位沉析法制备CS/HA复合材料的高50%,可与自然骨材料性能相媲美。 3.原位杂化法制备壳聚糖/四氧化三铁纳米复合材料 在原位杂化法制备CS/HA复合材料中,纳米HA分布是无规的,而骨中羟基磷灰石是呈取向排列。在有外加磁场作用下通过原位杂化法制备了壳聚
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1．1 骨与骨组织
1．1．1 骨材料
1．1．2 骨的成分
1．1．3 骨的多级结构
1．1．4 骨的力学性能
1．1．5 骨的功能适应性
1．1．6 骨的组织学
1．1．7 骨的塑建与重建
1．1．8 骨折与愈合
1．2 生物材料
1．2．1 生物材料的分类
1．3 壳聚糖结构与性能
1．4 羟基磷灰石的结构与性能
1．5 壳聚糖和羟基磷灰石生物材料存在的问题
1．6 壳聚糖／羟基磷灰石仿生骨材料研究进展
1．6．1 共混法制备CS／HA复合材料
1．6．2 电化学沉积法制备CS／HA复合材料
1．6．3 共沉淀法制备CS／HA复合材料
1．6．4 交替沉积法制备CS／HA复合材料
1．6．5 SBF矿化法制备CS／HA复合材料
1．6．6 原位沉析法制备CS／HA复合材料
1．6．7 仿生法制备CS／HA复合材料
1．7 壳聚糖／羟基磷灰石复合材料发展的趋势
1．8 壳聚糖／羟基磷灰石复合材料存在的问题
1．9 本文的选题和研究思路
1．9．1 研究对象
1．9．2 研究目标
1．9．3 研究思路
第二章 原位沉析法制备壳聚糖／磷酸三钙仿生骨材料
1．实验
1．1 原料
1．2 样品制备
1．3 力学性能测试
1．4 断面形貌测试
1．5 吸水率测定
2．结果与讨论
2．1 TCP含量对CS／TCP复合材料力学性能的影响
2．2 戊二醛交联对壳聚糖材料性能的影响
2．3 戊二醛交联和TCP填充协同增强CS
2．4 CS／TCP复合材料吸水率
3．小结
第三章 原位沉析法制备壳聚糖／羟基磷灰石仿生骨材料
1．实验
1．1 原料
1．2 原位沉析法制备CS／HA复合棒材
1．3 戊二醛交联改性CS／HA复合棒材
1．4 力学性能测试
1．5 X-射线衍射测试
1．6 形貌测试
2．结果与讨论
2．1 原位沉析法制备CS／HA的机理
2．2 HA结晶度的变化
2．3 HA含量对弯曲强度及模量的影响
2．4 不同尺寸颗粒对CS／HA复合材料性能的影响
2．5 HA含量对剪切强度的影响
2．6 戊二醛交联和HA填充协同改性CS
3．小结
第四章 原位杂化制备壳聚糖／羟基磷灰石纳米仿生骨材料
1．实验
1．1 原料
1．2 原位杂化法制备CS／HA复合材料
1．3 戊二醛交联改性原位杂化法制备CS／HA复合材料
1．4 X-射线衍射测试
1．5 弯曲性能测试
1．6 TEM和SEM测试
1．7 吸水率测定
1．8 UV—vis测试
2．结果与讨论
2．1 原位杂化法制备CS／HA的原料选择
2．2 原位杂化制备CS／HA纳米复合材料的机理
2．3 CS／HA复合材料的XRD分析
2．4 CS／HA复合材料微结构分析
2．5 CS／HA复合材料的力学性能
2．6 CS／HA复合材料吸水率
3．小结
第五章 原位杂化法制备壳聚糖／四氧化三铁纳米复合材料
1．试验
1．1．原料
1．2．原位杂化制备壳聚糖／四氧化三铁复合材料
1．3．X—射线衍射测试
1．4．TEM测试
1．5．磁性能测试
2．结果与讨论
2．1 原位杂化法制备四氧化三铁／壳聚糖复合材料的机理分析
2．2 壳聚糖／四氧化三铁复合材料的物相确定
2．3 壳聚糖／四氧化三铁复合材料中四氧化三铁的形貌
2．4 壳聚糖／四氧化三铁复合材料磁性能
3．小结
第六章 原位杂化法制备四氧化三铁／羟基磷灰石／壳聚糖纳米仿生骨材料
1．试验
1．1 原料
1．2 配制含有四氧化三铁、羟基磷灰石前驱体的壳聚糖溶液
1．3 原位杂化法制备四氧化三铁／羟基磷灰石／壳聚糖复合材料
1．4 力学性能测试
1．5 X射线衍射测试
1．6 磁性能测试
1．7 TEM测试
2．结果与讨论
2．1 原位杂化法制备四氧化三铁／羟基磷灰石／壳聚糖复合材料的机理
2．2 四氧化三铁／羟基磷灰石／壳聚糖复合材料力学性能
2．3 四氧化三铁／羟基磷灰石／壳聚糖复合材料组成分析
2．4 四氧化三铁／羟基磷灰石／壳聚糖复合材料的磁性能
2．5 无机粒子在壳聚糖基质中的形貌
2．6 四氧化三铁／羟基磷灰石／壳聚糖复合材料微观结构
3．小结
第七章 原位沉析法制备的壳聚糖水凝胶结构的表征与机理探讨
1 试验
1．1 原料
1．2 合成FITC标记壳聚糖
1．3 FITC标记壳聚糖的荧光光谱测试
1．4 原位沉析法制备壳聚糖／FITC标记壳聚糖复合水凝胶
1．5 壳聚糖水凝胶的形貌表征
1．6 壳聚糖水凝胶中水的状态
2 结构与讨论
2．1 合成FITC标记壳聚糖
2．2 FITC标记壳聚糖表征
2．3 壳聚糖水凝胶有序结构的表征
2．4 原位沉析法制备壳聚糖水凝胶形成层状结构的机理
2．5 壳聚糖水凝胶干燥过程中的自增强效应
2．6 壳聚糖水凝胶中水的状态
第八章 交替沉积法制备仿生矿化壳聚糖
1．试验
1．1 原料
1．2 原位沉析法制备壳聚糖棒材
1．3 交替沉积法仿生矿化壳聚糖
1．4 矿化壳聚糖的外观
1．5 矿化壳聚糖的X-射线衍射和IR表征
1．6 矿化壳聚糖的形貌表征
2．结果与讨论
2．1 原位沉积法构建壳聚糖水凝胶的有序结构
2．2 交替沉积矿化壳聚糖
2．3 矿化壳聚糖成分分析
2．4 矿化壳聚糖水凝胶外观
2．5 矿化壳聚糖微观形貌
3．小结
参考文献
全文总结与建议
本研究的特色与创新
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历
发布时间: 2006-05-10
参考文献
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