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《山东大学》 2009年
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羟基磷灰石/壳聚糖/硅橡胶三元复合材料的制备及性能研究

潘文强  
【摘要】: 羟基磷灰石是临床上常用的骨替代材料,它具有良好的生物活性、生物相容性、骨传导性,它植入人体后能在短时间内与人体的软硬组织形成紧密结合,是无机非金属材料中磷灰石类最重要的材料之一。虽然HA陶瓷具有较高的抗压强度,但其易发生脆性断裂和疲劳破坏,而且羟基磷灰石颗粒过于松散,不能凝结成形,使用时操作极为不便,易发生植入材料的流失,从而限制了其在负荷下骨修复或骨替代的应用。壳聚糖是一种较理想的天然可降解的阳离子多糖,具有天然的药物活性、抗肿瘤活性、消炎作用,它对多种组织细胞的黏附和增殖具有促进作用。将羟基磷灰石、壳聚糖复合得到的材料便很好的模拟了自体骨的成分和结构,可获得良好的骨诱导性、匹配的降解速率,但仍存在HAP与CS界面结合不太理想,粒子分散不均匀、脆性大等问题。 硅橡胶作为临床常用的组织填充材料,具有机械性能优良,理化性质稳定,易于塑形、消毒及保存等优点,是良好的植入体。但是一方面硅橡胶不具有成骨活性,另一方面硅橡胶具有疏水性,其制品植入人体后仍有轻微的异物感。而且硅橡胶是一种惰性物质,经研究表明固体硅橡胶在植入人体3周后,组织不能长入体内,在其周围形成包膜,包膜在一定条件下可发生挛缩,且包膜内有炎性细胞浸润。 将生物活性物质通过共混、共聚、表面处理等方法对硅橡胶进行改性,以改善硅橡胶的生物相容性和生物活性是近年来硅橡胶生物改性的热点。目前用于改性的生物活性物质有:磷酸胆碱(MPC)、几丁聚糖、羟基磷灰石、磷酸三钙等。 羟基磷灰石/壳聚糖体系复合材料可获得良好的骨诱导性、匹配的降解速率,本文通过共混法制备了壳聚糖/硅橡胶复合材料,并采用六甲基二硅氮烷对壳聚糖进行表面处理,研究了不同的处理条件对壳聚糖性能的影响;本文进一步研究了处理后的壳聚糖对复合材料的机械性能的影响,实验发现,经干燥处理后的壳聚糖与六甲基二硅氮烷的质量比在100:70左右,80℃下处理48小时时,得到的复合材料具有比较理想的机械性能; 本文以磷酸、氢氧化钙和壳聚糖为原料,通过共沉淀法合成羟基磷灰石/壳聚糖复合材料,用IR,X-ray等测试方法对复合材料进行分析表征,表明产物中的HA为含碳酸羟基磷灰石,类似于天然骨磷灰石的组成。 本文通过共混法制备纳米羟基磷灰石/壳聚糖/硅橡胶三元复合材料,并采用六甲基二硅氮烷对羟基磷灰石/壳聚糖进行表面处理,研究了不同处理方法对复合材料物理机械性能的影响。实验发现,用共沉淀法合成的羟基磷灰石/壳聚糖经过25份左右的六甲基二硅氮烷在80℃下处理48个小时后,再与硅橡胶混炼后,三元复合材料具有较好的强度和机械性能。 研究了羟基磷灰石/壳聚糖的加入量对三元复合材料各项性能的影响:分别制备了羟基磷灰石/壳聚糖含量为10%、15%、20%、25%、30%的硅橡胶样品,发现随着羟基磷灰石/壳聚糖用量的增加,材料的机械性能如拉伸强度、撕裂强度等会有所下降。 对制得的三元复合材料进行疲劳强度的测试,结果表明,随着羟基磷灰石/壳聚糖含量的增加,复合材料的抗屈挠性能急剧下降,当羟基磷灰石/壳聚糖含量达到30%时,其六级龟裂次数已不足1000次。 对制得的三元复合材料进行表面润湿性的测试,结果表面,随着羟基磷灰石/壳聚糖含量的增加,硅橡胶的表面亲水性能有所改善,HA/CS含量超过20%以后,材料润湿角开始小于90°;对三元复合材料进行吸水性能测试,发现吸水率随着HA/CS含量的增加而增加。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R318.08

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