納米有機-無機復(fù)合材料的仿生制備及其對骨細胞粘附性能的研究.pdf

1、由于外傷、傳染及老化等原因所造成的骨損傷成為外科臨床中常見的問題之一，因此對骨組織工程材料進行研究具有較為廣泛的意義。組織工程材料即具有生物活性的材料，用于替代人體病損組織。天然生物材料在形成過程中經(jīng)過不斷的進化和演變，雖然構(gòu)成物質(zhì)簡單，卻具有復(fù)雜精巧的結(jié)構(gòu)、較強的適應(yīng)能力和自我調(diào)節(jié)能力，從某種意義上講，研究天然生物材料的成分和結(jié)構(gòu)對仿生材料領(lǐng)域的發(fā)展有極其重大的作用和意義。仿生材料作為植入材料，需和宿主組織進行完美的結(jié)合，并為新組織的

2、生長提供支架，因此要求支架材料必須滿足良好的生物相容性、生物降解性、孔隙率、骨誘導(dǎo)性和良好的力學(xué)性能。為了制備出與天然骨結(jié)構(gòu)和成分類似的支架材料，有機/無機復(fù)合材料已被大量的研究，同時為了得到降解性能更加優(yōu)越的材料，研究者們又開始致力于高分子復(fù)合材料的研究。
　　 在以上所述的研究背景之下，本論文首先研究了一種天然生物礦化材料中華鱘骨骼的結(jié)構(gòu)，并以此仿生制備得到了殼聚糖/羥基磷灰石復(fù)合材料。為了得到生物相容性更加優(yōu)越的復(fù)合材料，

3、本文又制備了聚乳酸/明膠高分子復(fù)合材料。同時對這兩種材料從結(jié)構(gòu)和性能方面進行了分析，并將材料與細胞進行共同培養(yǎng)，判斷制備的材料是否具備良好的生物相容性。具體工作如下：
　　 (1)中華鱘骨骼是一種具有良好機械性能的天然生物礦化材料，本文通過研究骨骼的成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)對其較高力學(xué)性能產(chǎn)生的原因進行了詳細的解釋。通過實驗觀察和分析發(fā)現(xiàn)其微觀結(jié)構(gòu)由納米級別的無機晶體和納米膠原纖維組成，無機晶粒緊密的鑲嵌在有機基質(zhì)中。為了進一步了解有機模

4、板的具體結(jié)構(gòu)，對中華鱘骨骼進行了脫鈣處理，發(fā)現(xiàn)了明顯、整齊的分層結(jié)構(gòu)，并且每一層都是由無數(shù)根納米纖維有序排列而成。正是由于納米尺寸的成分、有機基質(zhì)特殊的結(jié)構(gòu)和不同成分之間緊密的結(jié)合使得中華鱘骨骼具有非常好的力學(xué)性能。實驗結(jié)果表明中華鱘骨骼是一種天然的納米復(fù)合材料，并且具有特殊的結(jié)構(gòu)和性能。本實驗首次闡述了中華鱘骨骼的立體分層結(jié)構(gòu)，通過實驗分析，也從中得到了一種新型制備有機/無機納米復(fù)合材料的方法。
　　 (2)從中華鱘骨骼的結(jié)構(gòu)

5、以及研究者對有機/無機復(fù)合材料的研究中受到啟發(fā)，本文制備了殼聚糖/納米羥基磷灰石復(fù)合材料，并對材料的微觀結(jié)構(gòu)、成分之間的作用方式和降解性能進行了研究，同時對其生物相容性進行了評價。材料生物相容性的評價主要是通過體外細胞培養(yǎng)實驗來說明，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著培養(yǎng)時間的增長，材料上的細胞數(shù)目越來越多，增殖的速度也逐漸加快，而且通過比較發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料表面的細胞活性高于純殼聚糖材料，說明復(fù)合材料具有較好的生物相容性。通過對復(fù)合材料和純殼聚糖材料降解性能進行

6、對比，得出復(fù)合材料的降解性能要優(yōu)于純殼聚糖材料的結(jié)論。從以上結(jié)果中可以判斷本文所制備的殼聚糖/羥基磷火石納米復(fù)合材料是一種具有良好生物相容性和生物降解性能的支架材料。
　　 (3)為了制備出生物降解性能更加優(yōu)越的骨組織替代材料，本文又制備了另外一種聚乳酸/明膠高分子復(fù)合材料。這種材料是由兩種高分子聚合而成，并且每種材料都具有很好的降解能力，通過實驗證明制備出的復(fù)合材料的生物降解性也十分優(yōu)越。本文制備了幾種不同比例的PDLLA/g