制备羟基磷灰石/丝素蛋白复合材料的条件

了解丝素蛋白(silkfibroin,sf)表面修饰的羟基磷灰石(hydroxyapatite,ha)修复骨缺损过程中,实验动物血液流变学和骨缺损修复区血流量的变化。选择20只新西兰白兔,制作15mm长的桡骨节段性骨缺损模型,根据植入不同移植材料分为实验组和对照组,实验组于动物左侧桡骨缺损区植入mscs复合sf表面修饰的ha培养制备的组织工程骨,对照组植入mscs复合ha培养制备的组织工程骨,观察各组动物术后7、14d血液流变学和术后14d骨缺损修复区血流量的变化。实验组与对照组比较,血液流变学指标和骨缺损修复区血流量差异显著,实验动物全身血液粘度降低,骨缺损修复区的局部血流量增加。sf表面修饰对以ha为支架材料组织工程骨的修复作用有明显优化作用。

为了探讨丝素蛋白/羟基磷灰石(sf/ha)复合多孔支架材料的制备及其用于骨缺损的修复,采用超声波凝胶干燥法制备了sf/ha复合材料;以脱胶茧丝为增强材料,水溶性淀粉为制孔剂,通过去离子水萃取法除去淀粉,制备了sf/ha多孔复合材料。对其孔隙率及抗压强度进行测试,并将其植入兔股骨缺损处观察修复的情况。sf/ha多孔复合材料的孔隙率接近75%,孔径尺寸分布约从几微米到400μm,并且孔隙之间相互贯通,其抗压强度可达10mpa以上,植入兔股骨缺损处未见引起骨组织明显的炎症反应及骨坏死,术后12周发现基本修复骨缺损部位,而空白对照组没有骨生成。sf/ha多孔复合材料可以满足骨组织工程支架的基本要求,用于骨缺损的修复。

由纳米羟基磷灰石(ha)与丝素蛋白(sf)复合而成的新型生物复合材料,具有优良的生物相容性,已被研究用作骨移植及填充材料,但其由丝素蛋白分子内交联导致的较差的力学性能,限制了该复合材料的应用。本研究中,采用一种名为聚乙二醇二缩水甘油醚(pgde)的交联剂对复合材料中的丝素蛋白进行改性。该改性的复合材料经过一系列的检测,结果显示交联剂pgde可以提高丝素蛋白的结晶性,复合材料ha/sf的抗压强度提高了100%,且该交联剂并没有影响复合材料的生物相容性。

提出了一种制备ha/sf复合粉末的新方法.以磷酸氢二钠、无水氯化钙和丝素蛋白为原料制备羟基磷灰石/丝素蛋白(ha/sf)复合粉末,通过x-射线衍射(xrd)、扫描电子显微镜(sem)和红外吸收光谱(fir)等检测手段,探讨了反应酸度、反应温度、反应时间,丝素蛋白加入量和原料加入顺序对制备ha/sf复合粉末的影响,确定了最佳的制备条件;该方法可降低溶解丝素蛋白的温度,达到节约能源的目的.

随着骨组织工程学研究的逐步深入,人工骨移植材料的研究得到全新的发展。骨组织工程应用于骨缺损修复的价值己被人们接受,其中支架材料研究是骨组织工程的核心内容和中心环节。羟基磷灰石(ha)是公认的性能良好的人工骨材料,大量的生物相容性实验证明羟基磷灰石无毒、无刺激、不破坏生物组织,并能与骨形成牢固的化学结合具有很好的生物

用氢氧化钙与磷酸湿法合成羟基磷灰石,加入丝素蛋白以诱导羟基磷灰石晶体的定向生长,以仿生的方法得到复合颗粒。通过扫描电子显微镜(sem)、电子探针分析(eds)、x-射线衍射(xrd)、红外吸收光谱(ft-ir)、粒径分析仪等检测手段,探讨了制备工艺条件对羟基磷灰石丝素复合粉体制备的影响及其合成机理。结果表明,制备的复合颗粒为纳米级粉体,长度在100～400nm,宽度在30～80nm之间。丝素蛋白可以诱导羟基磷灰石形成针状晶体,晶体的长轴方向沿着c轴方向,这是因为丝素蛋白与羟基磷灰石之间的相互作用造成的。并且随着丝素蛋白加入量的增加,长径比增加,随着温度的增加,结晶度增加,其组成和结构与人骨组织中纳米微晶非常相似。由于羟基磷灰石丝素蛋白复合纳米粒子与人骨中磷灰石微晶的相似性以及基体材料的可降解性,这些材料被赋予优异的骨诱导性能和可降解性能,在骨修复或骨固定材料方面有着潜在的用途,可以为适合于临床应用的ha产品提供优质的粉体原料。

采用硝酸钙-丝素蛋白溶液与磷酸钠反应仿生合成纳米羟基磷灰石/丝素蛋白(n-ha/sf)复合材料,并以nahco3和nacl为致孔剂制备了多孔复合支架材料,采用tem、ir、sem和edx对其进行了表征。结果表明,复合材料中ha的粒径在20~50nm之间,是一种co32-部分替代型弱结晶类骨针晶,在形貌和尺寸等方面类似于人体骨磷灰石晶体;ha和sf两相间存在强烈的键合作用,复合支架材料呈高度多孔结构,孔壁上富含微孔,孔隙间贯通性高。edx分析结果表明,ha在有机基体中分布均匀,钙磷元素比为1.66,当复合材料和致孔剂的比例为1∶0.5时,其抗压强度可达20.23mpa。

目的评价丝素蛋白-羟基磷灰石类骨质复合生物材料的生物相容性。方法体外研究将成骨样细胞株mg-63细胞与不同材料进行复合培养,利用倒置显微镜、四甲基偶氮唑盐比色(mtt)法进行生物相容性评价;体内研究将不同材料植入新西兰大白兔股骨髓腔,分别在4周、8周取出标本,he、新三色染色后观察新骨生成情况。结果在体外、体内实验中丝素蛋白-羟基磷灰石类骨质复合生物材料组均显示出良好的生物相容性。结论丝素蛋白-羟基磷灰石复合生物材料具有良好的生物相容性,为新型骨替代材料的制备及应用提供新的思路。

采用硝酸钙-丝素蛋白溶液与磷酸钠原位合成纳米羟基磷灰石(ha),在反应过程中丝蛋白(sf)诱导ha晶体生长,仿生合成ha/sf复合材料,用tem、ir、tga、xrd和sem进行表征。结果表明,ha为co23-部分替代型,粒径为10nm~40nm之间的弱结晶类骨晶体,在形貌和结晶度等方面与人体骨磷灰石相似。ha/sf复合材料中丝蛋白的含量约为25%,ha和sf两相存在强烈化学键合作用。sem观察结果表明,ha微粒被sf完全包裹,两者之间没有明显相分离。

系统分析了羟基磷灰石(ha)的制备方法和丝素蛋白纤维(sf)的溶解方法,提出一种制备纳米丝素蛋白/羟基磷灰石生物复合材料(sf/ha)的新型反应复合方法——"一步法"。并对由"一步法"制得的sf/ha分别进行了钙磷比测定、红外光谱测试、透射电镜观察和x射线衍射测试。结果表明:sf/ha中的钙磷比是1.6692,与标准ha中的钙磷比1.67一致;sf/ha中同时含有sf和ha中各自的官能团;sf/ha的晶粒横向尺度小于100nm,sf/ha呈针状或柱状晶粒,sf和ha能够形成复合;sf/ha的晶型属于六方晶系,当sf在sf/ha中所占质量分数为10%时,晶胞参数a=b=9.0319,c=7.0148,沿c轴方向平均晶粒尺寸是230.7645。"一步法"制备sf/ha具有合理性和可行性。

羟基磷灰石(ha)是骨组织中无机物的主要成分。利用丝胶蛋白(ss)良好的生物相容性、生物降解性、细胞相容性,以及含有的羧基和羟基能与ca2+紧密结合的特点,将氢氧化钙和磷酸以湿法合成的羟基磷灰石按一定的比例加入到浓缩后的丝胶蛋白溶液中,经冷冻干燥制备成丝胶蛋白/羟基磷灰石复合支架材料,期望用于骨替代和骨缺损修复。对丝胶蛋白/羟基磷灰石复合支架材料进行扫描电镜(sem)、x射线衍射(xrd)、红外吸收光谱(ftir)、热力学性能以及力学性能等检测,并探讨不同原料配比对材料结构与性能的影响。结果表明,丝胶蛋白/羟基磷灰石复合支架材料的孔隙分散均匀,孔隙率33.0%～62.5%;支架材料中的ha呈弱结晶态,与人体骨组织中ha的晶体态相似,丝胶蛋白分子呈β折叠结构;随着复合支架材料中ha的比例不断增加,材料的热分解温度提高,热学性能改善,当ha的质量分数达到50%时,弹性模量增大到15.64mpa,呈现较好的结构性能。

采用化学沉淀法合成了丝胶蛋白(ss)/羟基磷灰石(hap)复合材料,并研究了矿化时间对复合材料的影响.x射线衍射(xrd)、傅里叶变换红外光谱(ftir)、透射电镜(tem/hrtem)和扫描电镜(sem)表征结果表明:在较短的矿化时间内,合成的ss/hap为直径约20nm的复合颗粒;随着矿化时间的延长,这些复合颗粒能够沿轴方向组装并融合成类牙釉结构的较大晶体.文章讨论了其可能的组装机制.

纳米羟基磷灰石复合材料是一种新型骨组织替代或修复材料。介绍了羟基磷灰石的特性、合成方法，总结了改性研究及应用，阐述了纳米羟基磷灰石复合材料生物相容性。

通过静电纺丝法制备出纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维,利用扫描电镜、红外光谱仪、x射线衍射仪对纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维形貌和结构进行表征,并进行了拉伸测试。结果表明,随着超细纤维中羟基磷灰石含量的增加,纤维的直径逐渐降低,纤维中聚己内酯的结晶逐渐变差。相比于丝素蛋白/聚己内酯超细纤维,含有质量比为30%羟基磷灰石的复合超细纤维仍具有较好的力学性能。体外小鼠成纤维细胞(l929)培养表明,纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维对细胞没有毒性。

以共沉淀法制备了羟基磷灰石/丝蛋白(ha/sf)复合骨修复材料,并对材料进行了xrd、tem、sem、孔径分布和孔隙率等相关的测试和表征。结果表明:该复合材料的无机组分为20~30nm长、5nm宽的棒状羟基磷灰石(ha)结晶,这些晶粒沿c轴自组装团聚成簇分散在丝蛋白基质中形成三维多孔结构,其孔径分布在0.3~115μm之间,开口孔隙率达66%。该材料植入动物体内,未出现明显的排异反应,在植入部位有连续的骨性连接和新生骨形成,说明ha/sf复合材料具有良好的生物相容性和骨诱导活性。

应用共混法制备了纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料,通过体外降解和细胞培养实验研究了复合支架材料的降解特性和生物相容性.体外降解实验结果显示,复合支架材料具有稳定的降解能力;在降解过程中,羟基磷灰石由于与降解液发生钙、磷等离子的交换,使其结晶得到了进一步生长和完善.利用细胞计数法、四甲基偶氮唑盐(mtt)比色法和碱性磷酸酶(alp)活性测定等分析了复合支架材料的生物相容性,结果表明,mg63细胞在复合支架材料上具有良好的粘附、增殖能力,并可引起早期的骨分化.因此,纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架作为骨组织工程的支架材料具有良好的应用前景。

通过体外模拟天然骨生物矿化和材料自组装的形成机制,研究制备了类骨羟基磷灰石/胶原仿生复合材料并对材料进行了表征。结果表明:纳米羟基磷灰石均匀分布在胶原基质上并择优取向排列,该复合材料的成分和微观结构与天然骨类似。

以ca(oh)2和h3po4为反应物,通过溶胶-凝胶法制备了羟基磷灰石(ha)粉体;用机械混合法制备了tih2包覆ha的粉体;用热压法制备了纯ha陶瓷材料及ha/ti复合材料.xrd相分析结果表明:通过溶胶-凝胶法制备的ha粉体,经过900℃煅烧2h后,粉体的主晶相为ha,有少量的cao;ha/tih2包覆粉末经1050℃热压后,复合材料中的主要相是ha和ti,同时出现了ca2p2o7和ca3(po4)2相.1050℃热压的ha/25%ti(体积分数)复合材料的断裂韧性为2.4mpa.m-1/2,抗弯强度为54mpa,均高于纯ha材料.显微组织的观察表明金属钛在材料中呈网状分布,网状分布的金属相能够通过裂纹桥接机制阻止ha基体中的裂纹的扩展.

通过优化的加工条件制备了羟基磷灰石/热致液晶高分子(ha/vectraa950)复合材料仿生人工骨,研究了ha含量对复合材料显微结构和力学性能的影响,分析了ha与vectraa950共混后的力学性能以及界面结合问题。研究结果表明:当ha与vectraa950的质量比小于10∶100时,复合材料呈现明显的皮芯结构,皮层液晶微纤高度取向,ha主要分散在芯部,其模量和强度达到或超过天然骨的力学性能;随着ha含量的增加,皮芯结构逐步减弱并消失,而缺陷显著增加。当ha与vectraa950的质量比增加到20∶100,复合材料的力学性能、尤其是韧性显著降低,这可能是由于ha颗粒与液晶基体之间的结合较差导致的。为保证复合材料仿生人工骨的生物活性,ha的含量应与天然骨接近。因此,需对ha和vectraa950的界面进行改性以提高其结合性能。

以熔融法制备可加工生物玻璃陶瓷的基础配方及分相机理为基础,采用溶胶-凝胶法分别制备了金云母和羟基磷灰石粉体,并由复合工艺制备了金云母/羟基磷灰复合材料。通过dta、xrd、sem等对粉体及材料进行了分析,结果表明:采用溶胶-凝胶法可制备出以钠金云母为主晶相的粉体,将该粉体与溶胶-凝胶法制备的羟基磷灰石粉体进行混合可制备出可加工性生物活性材料。

低温下,通过将水热合成的纳米羟基磷灰石浆料与中性胶原溶胶共混和在中性胶原中原位形成羟基磷灰石两种方法制备羟基磷灰石/胶原复合材料,采用xrd、ftir、扫描电镜、透射电镜和力学性能测试等方法对两种复合材料的特性进行了表征。通过对两种方法制备的复合材料的特性进行比较,发现两种方法均制备得到了纳米羟基磷灰石/胶原复合材料,复合材料在晶相组成、化学组成、纳米羟基磷灰石晶体尺寸、胶原纤维的结构等方面都与天然骨相似。但原位合成纳米羟基磷灰石晶体的结晶度比水热合成的纳米羟基磷灰石更接近于自然骨,原位合成的羟基磷灰石/胶原复合材料的均匀性、界面结合紧密度、力学性能等方面均优于共混法。原位合成法是改善纳米羟基磷灰石/胶原复合材料均匀性和力学性能的有效方法。

目的比较复合不同剂量血管内皮生长因子(vegf)的纳米羟基磷灰石/胶原蛋白复合骨(nhac)修复骨缺损的效果。方法将纳米羟基磷灰石粉末和胶原蛋白粉末按8∶2的比例混合制备nhac人工骨,再将混合粉末与含10ng、100ng、300ngvegf的蒸馏水按1∶1.8的质量比调和制备nhac/vegf人工骨。建立大鼠双侧桡骨0.5cm缺损动物模型30只,按随机原则分为5组。以nhac/10ngvegf、nhac/100ngvegf、nhac/300ngvegf人工骨植入骨缺损处进行修复作为实验组,以nhac人工骨植入组及空白组作为对照组。术后2、4、8周各组行组织学及免疫组织化学检查,观察材料早期血管化及成骨情况。结果各时间点组织学评分以及血管计数均为nhac/300ngvegf人工骨组最高,于其他各组比较差异有统计学意义。各实验组血管数量在4周时达到高峰,而nhac组血管数量在8周时最多。结论血管内皮生长因子能明显促进nhac早期血管化及新骨形成,比单纯应用nhac能更好的修复骨缺损,并且随着vegf剂量的增加,新生血管数量和新骨形成量均相应增加。