人骨与纳米骨修复材料的比较研究

论文摘要

本论文系统、全面和深入地定性和定量对比研究了无机骨修复材料——纳米羟基磷灰石（nano-HA，n-HA）和复合骨修复材料——纳米羟基磷灰石／聚酰胺66（n-HA／PA66）与人皮质股骨在晶体形貌、结构组成等理化性能方面的异同，提出n-HA／PA66是一种仿生性高、生物活性好的纳米骨修复材料。 首次比较研究了同一个体、不同部位人骨磷灰石的形貌、组成、结构以及微量元素含量等。结果表明，对于同一个体，承重骨和非承重骨中骨矿物含量均介于60wt％～64wt％之间，Na+和Mg2+含量分别为0.69wt％～0.71wt％和0.26wt％～0.30wt％，H2O含量为6.5wt％左右。两者骨磷灰石尺寸范围均为φ5nm～10nm×20nm～50nm，Ca／P摩尔比为1.73，属弱结晶的非化学计量羟基磷灰石。但承重骨与非承重骨相比，承重骨中K+含量远小于非承重骨中K+含量。前者骨磷灰石晶体形貌接近于针状，晶体尺寸较细小，微观应变较大，而后者骨磷灰石晶体形貌接近于棒状；进入承重骨骨磷灰石晶体的CO32-以A型替换为主，含量约为2wt％，而进入非承重骨骨磷灰石晶体的CO32-则以B型替换为主，含量约为3.5wt％。 深入到微观水平，定量比较了自然状态人皮质股骨磷灰石与人工合成n-HA之间的异同，同时，定性比较了650℃灼烧和乙二胺抽提脱蛋白后获得的人皮质股骨磷灰石与人工合成n-HA。结果表明： （1）人工合成n-HA与自然状态人皮质股骨磷灰石虽均为纳米级针状晶体。但人工合成n-HA晶体尺寸略大于人皮质股骨磷灰石晶体，晶格趋于完善，其中H2O和CO32-含量均低于人皮质股骨。 （2）650℃灼烧和乙二胺抽提法均能有效去除人皮质股骨中有机相，但两种方法对骨磷灰石晶体结构的影响不同。650℃灼烧法使骨磷灰石晶体结晶度增强，晶体结构更加完善，而乙二胺抽提对骨矿物相晶体结构无显著影响。人皮质股骨中无机相和有机相之间存在一定的相互作用，且可能是发生在骨磷

论文目录

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• 目录
• 第一章 人体自然骨与骨修复材料
• 1.1 骨修复材料的种类及研究现状
• 1.1.1 骨衍生材料
• 1.1.2 生物陶瓷材料
• 1.1.3 金属材料
• 1.1.4 高分子材料
• 1.1.5 复合材料
• 1.1.6 HA／骨生长因子复合材料
• 1.1.7 其它类型骨修复替代材料
• 1.2 骨修复材料的发展趋势
• 1.2.1 纳米骨修复材料
• 1.2.2 仿生骨修复材料
• 1.3 骨的结构与成份
• 1.3.1 骨的组织结构
• 1.3.2 骨的微观层状结构
• 1.3.3 骨的成份
• 1.3.4 骨的力学性能
• 1.4 骨磷灰石和类骨磷灰石
• 1.5 论文研究的目的、意义和研究内容
• 参考文献
• 第二章 人股骨磷灰石、脚掌骨磷灰石和手掌骨磷灰石的比较研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 样品制备
• 2.2.2 样品测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 燃烧实验
• 2.3.2 TEM观察
• 2.3.3 XRD分析
• 2.3.4 IR分析
• +、K⁺、Mg²⁺等微量元素含量的测定'>2.3.5 Na⁺、K⁺、Mg²⁺等微量元素含量的测定
• 2.3.6 三种不同部位人骨的组成
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 人体自然皮质股骨与人工合成n-HA的比较研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 样品制备
• 3.2.2 样品测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 TEM观察
• 3.3.2 XRD分析
• 3.3.3 FT-IR分析
• 3.3.4 TG-DTA结果
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 去除有机质后人皮质股骨磷灰石与人工合成n-HA的比较
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 灼烧去除人皮质股骨中有机质
• 4.2.2 有机溶剂脱蛋白去除人皮质股骨中有机质
• 4.2.3 样品的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 XRD结果
• 4.3.2 FT-IR结果
• 4.3.3 TG结果
• 4.3.4 XPS分析
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 人皮质股骨与n-HA／PA66的比较研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 样品的准备
• 5.2.2 样品的检测
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 SEM观察和样品的表面、断面粗糙度
• 5.3.2 FB和n-HA／PA66复合材料粉末的TEM照片
• 5.3.3 X-射线衍射分析
• 5.3.4 FT-IR分析
• 5.3.5 TG结果
• +、K⁺、Mg²⁺含量的测定'>5.3.6 两个样品中微量元素Na⁺、K⁺、Mg²⁺含量的测定
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 去除有机质后人皮质股骨磷灰石与脱PA66后复合材料中磷灰石的比较
• 6.1 前言
• 6.2 材料与方法
• 6.2.1 灼烧去除人皮质股骨和n-HA／PA66复合材料中的有机质
• 6.2.2 有机溶剂脱蛋白和脱PA66去除人皮质股骨和n-HA／PA66中有机质
• 6.2.3 样品的表征
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 XRD结果
• 6.3.2 FT-IR结果
• 6.3.3 TG结果
• 6.3.4 XPS分析
• 6.4 结论
• 参考文献
• 第七章 人骨与不同比例n-HA／PA66体外生物活性及力学性能的比较研究
• 7.1 前言
• 7.2 材料与方法
• 7.2.1 复合材料粉末和样品的制备
• 7.2.2 人皮质股骨样品的制备
• 7.2.3 生物活性考察
• 7.2.4 扫描电镜观察（SEM）
• 7.2.5 薄膜x-射线衍射分析（TF-XRD）
• 7.2.6 傅立叶转换红外光谱（FT-IR）
• 7.2.7 抗压强度测试
• 7.3 结果
• 7.3.1 扫描电镜结果
• 7.3.2 薄膜X-射线衍射（TF-XRD）
• 7.3.3 傅立叶转换红外光谱（FT-IR）
• 7.3.4 抗压强度测试
• 7.4 讨论
• 7.5 结论
• 参考文献
• 第八章 本论文研究结论与今后工作展望
• 附录一：在读期间发表及完成的论文
• 致谢