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羟基磷灰石/聚己内酯复合材料的制备及其性能研究

作　者: 徐艺展
导　师: 刘榕芳；肖秀峰
学　校: 福建师范大学
专　业: 无机化学
关键词: 纳米羟基磷灰石聚己内酯复合材料体外生物活性力学性能
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

羟基磷灰石（HA）是骨组织的主要无机成分，其生物相容性好，具有较高的生物活性，能够与骨组织形成化学键合，但其脆性和不易加工性也限制了其应用。聚己内酯（PCL）是一种具有良好的生物相容性和物理机械性能的可降解聚酯材料，但缺乏生物活性。而天然骨主要是由纳米HA和胶原质构成的，可看作在基体中含有纳米晶体的双相复合材料。因此，从仿生角度出发，模拟人体骨的结构，以有机高分子特别是可降解高分子材料为基体，以HA为增强相制备的复合材料可以综合二者的性能，扬长避短，优势互补，可望得到一种理想的骨修复材料。本文以PCL为基底，纳米HA为增强相，钛酸酯偶联剂为界面助剂，分别采用溶液浇铸法和熔融共混法制备HA/PCL生物复合材料，对材料的结构、组成和力学性能进行研究，探讨了材料成分、偶联剂的添加等工艺条件对材料性能的影响，并采用模拟体液（SBF）浸渍实验考察复合材料的体外生物活性。实验结果表明，复合材料中HA与PCL均以结晶态形式存在，FTIR显示，添加偶联剂后，两相间并无显著的相互作用。体外生物活性实验表明，HA/PCL复合材料HP3(ω_HA=0.30)在SBF中浸渍14d后，即在其表面上覆盖一层弱结晶的碳磷灰石（CHA）层，说明本实验制备得到的HA/PCL复合材料具有良好的生物活性。且随着HA含量的增加，其生物活性逐步增强。偶联剂的添加并不影响复合材料的体外生物活性。力学性能测试表明，复合材料的断裂强度和断裂伸长率随材料中HA含量的增加而降低；HA的添加对其屈服强度并无显著影响，说明材料中HA的分布较为均匀；复合材料的弹性模量随HA含量的增加而逐渐增大。偶联剂的添加显著提高了材料的力学性能，说明偶联剂的添加对HA粉体有良好的改性效果，进而改善了无机/有机相间的界面关系。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-5
中文文摘  5-10
第1章绪论  10-29
  1.1 骨修复材料的研究现状  10-12
  1.2 骨修复复合材料的选择和设计原则  12-25
    1.2.1 基体材料的选择  13-20
      1.2.1.1 胶原纤维(Collagen fiber,CF)  13-14
      1.2.1.2 壳聚糖(Chitosan,CS)  14-15
      1.2.1.3 淀粉基(Starch-base)材料  15-16
      1.2.1.4 高密度聚乙烯(HDPE)  16-17
      1.2.1.5 聚乳酸(PLA)  17-18
      1.2.1.6 聚酰胺(PA)  18-19
      1.2.1.7 聚己内酯(PCL)  19-20
    1.2.2 增强相的选择  20-22
      1.2.2.1 生物玻璃(Bioglass(?))  20-21
      1.2.2.2 β-磷酸三钙(β-TCP)  21
      1.2.2.3 羟基磷灰石(HA)  21-22
    1.2.3 偶联剂的选择  22-24
    1.2.4 设计原则  24-25
  1.3 HA/PCL复合材料的制备方法  25-27
    1.3.1 溶液共混法  26
    1.3.2 溶液浇铸法  26
    1.3.3 化学合成法  26-27
    1.3.4 熔融共混法  27
  1.4 本文的研究目的和内容  27-29
第2章材料与方法  29-35
  2.1 主要试剂  29-30
  2.2 主要仪器、设备  30
  2.3 纳米HA粉体的制备及改性处理  30-31
    2.3.1 HA的制备  30
    2.3.2 HA的表面改性  30-31
  2.4 HA/PCL复合材料的制备  31
  2.5 体外生物学性能评价  31-32
  2.6 样品表征  32-33
  2.7 力学性能表征  33-35
    2.7.1 力学测试试样的制备  33-34
    2.7.2 力学性能表征  34-35
第3章 HA/PCL复合材料的制备及其生物活性研究  35-48
  3.1 前言  35-36
  3.2 实验方法  36
  3.3 结果与讨论  36-46
    3.3.1 HA粉体的制备及其改性  36-38
    3.3.2 HA/PCL复合材料的性能研究  38-41
      3.3.2.1 燃烧实验  38-39
      3.3.2.2 HA/PCL复合材料的结构与组成表征  39-41
    3.3.3 体外生物活性评估  41-46
      3.3.3.1 复合材料浸渍SBF后表面形貌观察  41-43
      3.3.3.2 复合材料浸渍SBF后表面涂层结构与组成分析  43-45
      3.3.3.3 复合材料浸渍SBF过程中pH值变化及片材质量变化  45-46
      3.3.3.4 体外生物活性小结  46
  3.4 结论  46-48
第4章 HA/PCL复合材料的力学性能研究  48-57
  4.1 前言  48-49
  4.2 实验方法  49
  4.3 结果与讨论  49-56
    4.3.1 HA含量对复合材料力学性能的影响  50-54
    4.3.2 偶联剂对复合材料力学性能的影响  54-56
  4.4 结论  56-57
结论  57-58
缩略表  58-59
参考文献  59-68
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  68-69
个人简历  69-70
致谢  70-71
福建师范大学学位论文使用授权声明  71

羟基磷灰石/聚己内酯复合材料的制备及其性能研究

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