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《哈尔滨工程大学》 2009年
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g-HA/PLA生物复合材料的制备与性能研究

李佳  
【摘要】: 可生物降解的合成高分子因具有性能可控、无免疫排斥反应以及生物相容性好等优点而被广泛用于生物医学领域。其中聚乳酸(PLA)就是目前应用最广的一种可生物降解高分子。羟基磷灰石(HA)是构成自然骨无机质的主要成分,生物活性好,能与骨形成牢固结合。两种材料的复合,一方面可提高材料的韧性,满足骨替代材料的力学性能要求;另一方面,聚乳酸的酸性降解产物可被羟基磷灰石缓冲,同时羟基磷灰石可提供良好的环境,供细胞生长、组织再生及血管化,从而更加符合骨组织工程材料的生物学要求。 但当无机纳米颗粒和高分子进行物理共混后,两相界面结合性差,材料的力学性能不能满足骨修复的需要。在植入人体后,无机纳米粒子和高分子基体间的界面首先被破坏,使得其力学强度的在短时间内迅速降低。因此,改善无机纳米颗粒和高分子基体间的界面粘附强度成为制备无机纳米粒子/高分子复合材料的关键技术。 为了改善无机粒子HA和PLA之间的界面粘附性,我们制备了改性HA与PLA复合材料,首先采用乳酸低聚物对HA粒子表面进行了接枝改性,制备改性的HA (g-HA)颗粒,再与PLA共混制成g-HA/PLA复合材料。采用红外光谱、核磁共振波谱、差示扫描量热分析、热重分析、接触角测试和力学性能测试等,系统研究了材料的微观结构、力学性能、降解性能和热分解特性,并对其生物安全性进行了评价。 研究发现,HA表面乳酸低聚物的接枝率随PLA单体浓度的提高而增大,改性前后HA颗粒表面形貌并无明显变化。改性后材料表面的亲水性明显提高。 改性后的g-HA颗粒在PLA基体中具有更均一的分散性,增强了颗粒和基体两相间的粘附力,提高了复合材料的力学强度,同时g-HA颗粒的加入会减缓PLA基体的热分解。 同纯PLA相比,在降解初期,g-HA/PLA复合材料的降解速率较快,降解速度与其中的g-HA含量有关。在降解后期,g-HA/PLA复合物的降解速率逐渐减慢。g-HA颗粒中和了降解介质中的酸性代谢产物,降低了材料自催化效应及产生速度,减慢了g-HA/PLA复合材料重量损失速度,可以减小或避免无菌性炎症的发生。在整个降解过程中,g-HA的加入可有效提高g-HA/PLA复合材料的机械性能。 生物安全性评价结果表明g-HA/PLA复合材料是一种很有潜力的、安全的、具有良好生物相容性的材料。
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