仿生矿化法制备可降解羟基磷灰石氧化细菌纤维素复合材料

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。

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。

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。

以蚕丝丝素蛋白(sf)作为羟基磷灰石(ha)沉积的模板,制备ha/sf复合粉末,用扫描电镜(sem)、热重分析(tga)、x射线衍射(xrd)和傅立叶变换红外光谱(ft-ir)对复合粉末进行分析和鉴定。结果表明,合成产物是ha/sf复合物,其平均粒径约为275.7nm,其中丝素蛋白含量为17.8%(质量分数)。复合粉末经等静压成型后能够制得弯曲和压缩强度分别为19.87mpa和28.65mpa的ha/sf复合材料,以nacl为致孔剂能够制得平均孔径约为61μm、孔隙率为40%的多孔ha/sf复合材料。

再生丝素蛋白具有良好的生物相容性,羟基磷灰石同时还具有成骨诱导性。通过将再生丝素蛋白制备形成丝素蛋白多孔材料,并在37℃下将其浸渍于模拟体液中可以制备再生丝素蛋白/羟基磷灰石多孔复合材料。扫描电镜研究发现在再生丝素蛋白多孔材料的孔隙中羟基磷灰石由针状晶体聚集而成,红外光谱和xrd等表征表明复合材料中羟基磷灰石以羰基取代的羟基磷灰石存在。制备的再生丝素蛋白/羟基磷灰石多孔材料有望作为骨组织修复材料使用。

为了改善羟基磷灰石(hap)的脆性和新骨诱导性,采用共沉淀法合成hap,盐溶法制备丝素蛋白(sf),在胶体状态下将hap和sf复合得到了sf/hap复合材料。采用扫描电镜(sem)、x射线衍射(xrd),傅立叶红外光谱(fir)对复合材料结构和化学组成进行了分析,在模拟体液中检验了复合材料的生物活性,并对其抗压强度进行了测定。结果表明:hap与sf在纳米尺度进行了复合,复合材料中sf主要以β-折叠构象存在,酰胺ⅴ红外特征峰消失,β-折叠构象的其他峰发生了移动,表明hap与sf间存在化学结合;模拟体液中浸泡18天后,复合材料表面形成了片层状的hap;与纯的hap晶体比较,复合材料结构稳定,具有较好生物活性和骨诱导性,其抗压强度可达63mpa,可望成为理想的骨组织替换和工程支架材料。

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。

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.

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。

探讨n-ha/ldi-g/nvcm复合体的制备方法以及其物理特性。对载有0%、1%、2%、5%和10%nvcm的复合体材料分别测定其抗压强度和断裂强度,再通过x射线衍射和扫描电镜分析其固化产物和表面结构的变化。结果表明不同载药组抗压强度和断裂强度会有所不同。nvcm的载入不影响n-ha/ldi-g的固化,不会反应产生新的产物;nvcm的含量在复合体中一定的比例范围内,并不会对复合体的抗压强度和断裂强度造成影响,而超过一定范围后,则会降低其抗压强度和断裂强度。

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.

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。

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。

天然骨除了含有羟基磷灰石无机成分外,还有胶原、糖蛋白等少量的有机成分,这种混杂结构使骨具有独特性能。因此模拟天然骨的形成机制,采用仿生的方法制备羟基磷灰石/胶原类骨材料以再生骨的生物学和力学性能势在必行。本文就制备羟基磷灰石/胶原类骨仿生复合材料的方法及体外模拟天然骨生物矿化和材料自组装的形成机制进行了综述。

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

羟基磷灰石(hap)作为一种新型非贵金属型催化剂,具有强的吸附性和离子替换性,通过有机改性,金属、金属氧化物掺杂和负载其它复合催化剂,可以赋予其优异的催化活性和吸附性能而用于降解有机污染物和有害气体。本文综述了近年来改性羟基磷灰石在催化领域的最新研究进展,重点阐述了通过金属离子置换、hap包覆、hap负载其它催化剂、有机改性hap所构建的复合催化剂的性能及其在有毒气体清除和污染物净化处理中的应用,总结了研究中存在的问题和发展趋势。

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。

目的:初步评价牙体修复性纳米羟基磷灰石复合材料的生物相容性,为其临床应用的安全性提供实验室依据。方法:采用iso评价标准中的部分体内试验方法,通过不同途径进行动物急性毒性实验、热原实验、过敏实验、口腔黏膜刺激实验、皮肤刺激实验,根据相关标准评价该材料的生物相容性。结果:该新型材料对生物机体无致热性、无致敏性、无刺激性,无明显急性毒性。结论:牙体修复性纳米羟基磷灰石复合材料对机体组织无明显毒害作用,具有良好的生物相容性。

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.

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。

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。

近年来,随着组织工程的深入研究,骨组织工程受到学者越来越多的重视。目前,骨组织工程的研究重点集中在支架材料、种子细胞、骨构建的相关生长因子等三个方面。纳米羟基磷灰石(nanohydroxyaptite,nhap)属于陶瓷类材料,有利于人体骨组织的修复、整合及改善植入组织的力学性能,因其优良的生物性能而备受关注,nhap已作为骨