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《华中科技大学》 2012年
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羟基磷灰石硅酸根功能化掺杂改性及其对骨矿化促进作用的机理研究

仇志烨  
【摘要】:随着社会的发展,材料学、生物医学工程等相关学科的不断进步,简单的生物活性材料已经无法满足人们对生物材料更高的要求。对现有生物材料进行功能化改性将赋予这类材料更优异的生物活性和特定的功能性,是实现生物材料更新换代的基础和保证。 羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA)是动物天然骨组织的主要无机成分,具有良好的生物相容性,被广泛应用于生物医学领域。在本课题研究中,我们根据HA材料用于骨缺损修复的特点,对其进行了原硅酸根掺杂改性,制备出硅酸根掺杂羟基磷灰石(silicate doped hydroxyapatite, Si-HA)材料,并对材料的物相组成、精细结构、生物相容性进行了研究,探索并提出Si-HA对骨矿化促进作用的机理和材料-细胞作用途径。本论文研究内容具体包括以下三个方而: 1.纳米Si-HA的制备、表征和精细结构分析。以醋酸硅为硅源,利用湿化学沉淀法制备出不同Si含量的一系列纳米Si-HA,纳米微粒无明显团聚。FTIR检测表明Si以Si044-的形式进入Si-HA品格中,OH-因维持分子内电荷守恒而部分流失。XRD结果表明低Si掺杂量(O-1.6wt%)的Si-HA主相为HA相,Si掺杂进一步增多后材料物相不稳定,杂相较多;1250℃高温烧结会使Si-HA产生TCP杂相,并随着Si掺杂量的增加,TCP相逐渐增多并成为主相。Rietveld精修结果显示,随着Si掺杂量的增加,Si-HA晶胞a轴逐渐增长,c轴增长后在Si掺杂量达到0.8wt%时趋于稳定,晶胞的总体积增大;Si-HA晶粒沿c轴和垂直c轴方向的长度均逐渐缩短,与TEM观测结果相符;沿两个方向的微应变在Si含量为0-1.2wt%时较稳定,但Si掺杂量到达1.6wt%时材料微应变大大增加,表明此时杂相增多,品格畸变显著;计算所得P-O平均键长随着Si掺杂量的增加逐渐增长,表明材料品格中中原磷氧四而体的位置正逐渐被体积更大的硅氧四而体所占据。 2. Si-HA的生物相容性评价和生物活性研究。通过体外Ca-P沉积实验研究,我们证明Si-HA具备良好的生物活性,Si的掺入使晶体的晶粒变小,烧结后品界增加,为材料提供了更多的Ca-P沉积成核位点,从而提高了材料的生物活性。通过电镜观察和细胞(大鼠骨髓间充质于细胞,bMSCs)增殖实验证明,Si-HA具有良好的生物相容性,bMSCs在Si-HA上生长和增殖情况良好,Si的掺杂对HA良好的生物相容性没有影响,并且0.8%和1.2%Si-HA较纯HA更能促进bMSCs的增殖,具有良好的生物相容性和生物活性。bMSCs在多孔Si-HA支架上表现出良好的活性,细胞的贴附、生长、迁移等活动证明了多孔Si-HA支架良好的生物相容容性;在Si-HA支架上的细胞外基质分泌明显多于纯HA支架上的细胞,表明Si-HA具有促进细胞外基质分泌的良好活性。 3. Si-HA对骨矿化促进作用的机理研究。脯氨酰-4-羟化酶(P4H)是胶原生物合成的关键酶,其活性直接影响胶原的分泌。通过ELISA检测,我们证明了Si掺杂量为0.8wt%的Si-HA能够提高bMSCs中的P4H活性,表明Si元素的掺杂能够加快胶原的生物合成、促进骨矿化;免疫组化荧光染色观察结果进一步证明Si-HA对bMSCs中P4H的活性具有较好的提高作用。根据上述研究结果,我们提出了Si-HA对骨矿化促进作用的机理和作用途径——P4H途径,在该途径中,Si-HA释放出Si044-,进入细胞的粗而内质网腔中与拮抗P4H活性的A13+发生反应生成硅铝酸盐,解除A13+对P4H活性的抑制作用,从而加快胶原的生物合成,促进骨矿化。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R318.08

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈景帝;王迎军;魏坤;张淑花;王旭东;;羟基磷灰石的可控制备及其研究[J];材料科学与工艺;2007年04期
2 全大萍,李世普,袁润章,廖凯荣,卢泽俭,王海华;聚DL-丙交酯/羟基磷灰石(PDLLA/HA)复合材料——Ⅱ:硅烷偶联剂处理羟基磷灰石表面的作用研究[J];复合材料学报;2000年04期
3 赵荻;黄文旵;;骨修复用生物玻璃复合材料研究进展[J];功能材料;2008年03期
4 沙德仁;颜科;吴旦;;光化学还原-硅钼蓝分光光度法测定硅的研究[J];光谱实验室;2010年06期
5 L.L.Hench,I.Xynos,A.Edgar,L.Buttery,J.Polak,钟吉品,刘宣勇,常江;激活基因的玻璃[J];无机材料学报;2002年05期
6 黄志良,刘羽,王大伟,张昱,胥焕岩;通道离子替换磷灰石固溶体比较晶体化学XRD研究[J];无机化学学报;2002年10期
7 仇志烨;王江林;周娇娇;张胜民;;无机-有机复合组织器官工程材料的微纳制造[J];中国材料进展;2011年04期
8 吴佩珠,毛萱,汤顺清,黄耀熊;纳米羟基磷灰石/胶原药物载体的制备[J];中国医学物理学杂志;2003年04期
9 吴斌;郑启新;郭晓东;吴永超;赵晶晶;王玉;崔福斋;;纳米羟基磷灰石和重组胶原及聚乳酸复合材料作为骨形态发生蛋白2活性多肽缓释载体的实验研究[J];中华关节外科杂志(电子版);2007年05期
10 赵彬,王慧明,苗顺东,程逵,阮敏,杜丕一,沈鸽,韩高荣,Sam Zhang;含氟羟基磷灰石涂层体外细胞相容性研究[J];中国生物医学工程学报;2005年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐翠香;高强;;牛白蛋白包裹复合磁性微球的制备及性能表征[J];安徽农业科学;2011年02期
2 徐勃;郝新河;张富华;姚莉莉;胡克良;李明;石磊;;牙齿隐裂与折裂的本征因素初步分析[J];安徽医药;2011年03期
3 杨利;任晓婷;严英俊;穆海燕;张同来;郁开北;;六硝基茋的晶体结构及形貌模拟[J];火炸药学报;2009年06期
4 张敏;王瑞祥;娄江峰;曹旭明;;NiFe_2O_4纳米冷冻机油的红外光谱分析[J];北京建筑工程学院学报;2011年03期
5 王春海;李志娜;赵银凤;卑莹;任世学;方桂珍;;木质素三甲基季铵盐为模板剂制备多孔氧化硅材料[J];北京林业大学学报;2011年04期
6 和峰,刘昌胜;骨修复用生物玻璃研究进展(续)[J];玻璃与搪瓷;2004年05期
7 马涛;;铁酸钴磁性液体的制备及稳定性[J];北京印刷学院学报;2006年06期
8 薛超;孙杰;宋功保;康彬;夏云霞;;基于Rietveld无标样定量研究HMX的β→δ等温相变动力学[J];爆炸与冲击;2010年02期
9 杨有利;田中青;唐丽文;;X射线衍射图谱背景处理[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年02期
10 罗平辉;赵玉涛;戴起勋;林东洋;施秋萍;;羟基磷灰石/聚合物可降解生物复合材料的研究进展[J];材料导报;2006年S2期
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1 王锐;周敬;徐荣杰;;高锰TRIP/TWIP钢中ε马氏体X射线衍射分析[A];全国冶金物理测试信息网建网30周年学术论文集[C];2011年
2 秦国义;蔡洪中;王剑华;赵怀志;陈亮维;;超音速电弧喷射Ag-Cu共晶熔滴的快速凝固[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
3 马宏伟;梁敬魁;刘广耀;饶光辉;;一种分离非等效本征重叠峰的方法[A];第八届全国X射线衍射学术会议论文集[C];2003年
4 伍凌;王志兴;李新海;李灵均;郑俊超;郭华军;彭文杰;;钛掺杂LiFePO_4的还原插锂合成及其性能[A];2008年全国湿法冶金学术会议论文集[C];2008年
5 康葆强;吕光烈;丁银忠;苗建民;;Rietveld全谱拟合法在文物考古研究中的应用[A];中国文物保护技术协会第七次学术年会论文集[C];2012年
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1 孟永春;胶原与生物活性玻璃作用机理及其复合骨修复材料的研究[D];华南理工大学;2010年
2 熊飞;钙钛矿型氧化物薄膜的激光感生热电电压效应及光探测器应用[D];昆明理工大学;2008年
3 戴程隆;用于局部快速止血和骨修复的可降解介孔硅基干凝胶设计制备与性能研究[D];华东理工大学;2011年
4 卓祥龙;新型nanoHA涂层BCP人工骨的制备及在兔脊柱融合模型中的应用[D];中南大学;2011年
5 周志茂;氨噻肟酸结晶过程研究[D];北京化工大学;2011年
6 陈洁;新型磁致驱动材料的制备和执行器研制[D];上海大学;2011年
7 赵娜如;生物活性玻璃微纳米粉体的模板仿生合成及其性能研究[D];华南理工大学;2011年
8 钟海长;Mg基固溶体的可逆吸放氢反应机理与储氢性能[D];华南理工大学;2011年
9 邓德伟;类似准晶的一些晶体相的结构[D];大连理工大学;2003年
10 刘超;模板法制备长程有序层状羟基磷灰石及其海藻酸盐基复合微球的研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈锦玉;丝素蛋白/β-硅酸钙复合多孔支架的结构及其性能研究[D];浙江理工大学;2010年
2 朱凯;低膨胀堇青石材料的制备与性能研究[D];郑州大学;2010年
3 杨伟峰;FeCuNbSiB平面各向异性颗粒复合物的高频磁性和微波吸收性能研究[D];兰州大学;2010年
4 曹琦;喷射沉积技术沉积区域控制研究[D];昆明理工大学;2010年
5 陈辉;尖晶石型NiCuZn铁氧体纳米材料的制备及其性能研究[D];昆明理工大学;2010年
6 周小兵;低温烧结NiCuZn铁氧体微粉的制备与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
7 娄江峰;纳米冷冻机油对制冷剂饱和蒸气压的作用机理及实验关联[D];北京建筑工程学院;2011年
8 张瞩君;新型Fe基硫族化合物超导体探索[D];浙江大学;2009年
9 王智敏;贮氢合金中的相结构[D];华北电力大学(北京);2011年
10 汪海燕;超声辐照制备二氧化钛和氧化锌纳米材料的研究[D];南京大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 郭广生,孙玉绣,王志华,郭洪猷;纳米级羟基磷灰石粒子的可控制备[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年04期
2 郭连峰,张文光,王成焘;Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2纳米粉体的制备及TEM分析[J];电子显微学报;2004年03期
3 任卫,曹献英,冯凌云,江昕,贾莉,姬钢,李世普;纳米羟基磷灰石合成及表面改性的途径和方法[J];硅酸盐通报;2002年01期
4 沈卫,顾燕芳,刘昌胜,孙祥明,胡黎明;羟基磷灰石的表面特性[J];硅酸盐通报;1996年01期
5 黄哲玮,卢建熙;多孔磷酸三钙的细胞毒性研究[J];口腔材料器械杂志;2003年02期
6 赵慧;李宇军;卢伟;顾亚军;杜传亮;李立英;;生物玻璃—羟基磷灰石陶瓷人工骨充填颌骨骨腔的应用[J];佳木斯医学院学报;1996年05期
7 傅远飞,陈德敏,张建中;锶磷灰石体外细胞毒性研究[J];上海口腔医学;2002年03期
8 王志强,马铁成,韩趁涛,蔡英骥,吕秉玲;湿法合成纳米羟基磷灰石粉末的研究[J];无机盐工业;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 程逵;溶胶-凝胶法制备含氟羟基磷灰石薄膜及其在模拟体液中的性能表征[D];浙江大学;2002年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 杨军;陈治清;;壳聚糖—羟基磷灰石复合材料修复骨缺损的实验研究[J];口腔医学研究;1992年01期
2 樊郑军,刘海林,杨明迪,彭秀军;眼眶内植入羟基磷灰石义眼台临床观察[J];海军总医院学报;2000年04期
3 刘舜尧,左鹏;利用快速成型技术制造人工骨骼[J];机械工程师;2005年06期
4 杨辉;张林;徐可为;;水热处理对共沉淀法制备羟基磷灰石晶粒尺寸的影响[J];硅酸盐学报;2007年01期
5 马英锋;徐武清;赵燚;赵喆;赵自强;;氧化铝/羟基磷灰石修复兔桡骨缺损模型的手术方法学研究[J];宁夏医学杂志;2007年10期
6 江武东;方晓珊;江瑜;方妙娟;陈俊洪;;改良羟基磷灰石义眼座植入术临床效果分析[J];华夏医学;2009年02期
7 郑曙阳;李高宏;;共滴定法制备羟基磷灰石/魔芋葡甘聚糖复合材料[J];硅酸盐通报;2011年01期
8 于珍;李效岩;于大仆;;羟基磷灰石义眼座两种不同术式植入的临床效果观察[J];临床眼科杂志;2011年02期
9 孙伟张;周克;周毛仔;郭正奎;;正电子显像剂~(18)F纳米羟基磷灰石制备[J];西南国防医药;2011年06期
10 黄欣,王春霞,赵春庆,王夔;羟基磷灰石溶解动力学的研究 Ⅰ.F~-、EHDP对羟基磷灰石溶解的影响[J];北京大学学报(医学版);1989年06期
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1 王茜;蔡洁明;;热触发自组装型羟基磷灰石/胶原复合材料的基础研究[A];全国第三次牙体牙髓病学临床技术研讨会论文汇编[C];2009年
2 贺盟;常春雨;彭娜;张俐娜;;纤维素/羟基磷灰石纳米复合膜的结构和性质[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
3 李波;周满;彭汝忠;曾金;马勇;廖晓玲;;纳米羟基磷灰石粉体制备工艺及影响因素研究进展[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
4 辛剑宇;朴莹莹;张倩;李建树;;磷酸化环糊精凝胶诱导羟基磷灰石矿化的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
5 毛钊;尹英;毛曦;储成林;;老年人牙周膜细胞附着于纳米-羟基磷灰石上的形态学观察[A];中华口腔医学会全科口腔医学专业委员会第一次学术年会会议论文集[C];2009年
6 蒋笑;周大勇;朱蓓薇;;南极磷虾壳聚糖-羟基磷灰石复合材料的制备及其去除六价铬的研究[A];中国食品科学技术学会第八届年会暨第六届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2011年
7 侯惠娟;吴鹏;吴兰;;羟基磷灰石/壳聚糖复合材料用于去除水中刚果红[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
8 徐赫;柏树令;;骨髓间充质干细胞复合纳米相羟基磷灰石/胶原复合材料的体外相容性研究[A];中国解剖学会2011年年会论文文摘汇编[C];2011年
9 刘红艳;石艳军;侯风萍;黄亮;曾正志;;掺杂CePO_4:Tb的羟基磷灰石纳米颗粒的合成及氧化还原荧光开关性能研究[A];甘肃省化学会第二十七届年会暨第九届甘肃省中学化学教学经验交流会论文摘要集[C];2011年
10 李国超;袁志辉;刘青;韩凤兰;;天然羟基磷灰石生物陶瓷制备[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
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1 陶海;羟基磷灰石修复眶壁骨折[N];健康报;2001年
2 记者 余靖静;纳米级“仿生骨”:遇撞击弯而不折能还原[N];新华每日电讯;2011年
3 黎江东 戴劲松;专家指出纳米材料可杀死癌细胞[N];中国中医药报;2001年
4 记者白毅;传统医药在现代组织工程中延伸[N];中国医药报;2009年
5 ;固定骨折“生物钉”成新宠[N];医药经济报;2001年
6 ;骨头也能再造了[N];科技日报;2001年
7 龚华萍宁成云;生物活性人工关节[N];科技日报;2008年
8 余力;人工关节产品不断推陈出新[N];中国医药报;2009年
9 石开;我国研制成功可植入人体的高分子复合材料[N];中国有色金属报;2002年
10 记者 刘日强;中国体视学与图像分析学术会议在佳大召开[N];佳木斯日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张文涛;羟基磷灰石冷喷涂机理与实验研究[D];吉林大学;2012年
2 张静哲;载万古霉素介孔羟基磷灰石/壳聚糖可降解复合材料的制备及在骨科应用基础研究[D];吉林大学;2013年
3 岳雪涛;多形态羟基磷灰石粉体、涂层的制备及表征[D];山东大学;2014年
4 仇志烨;羟基磷灰石硅酸根功能化掺杂改性及其对骨矿化促进作用的机理研究[D];华中科技大学;2012年
5 林秾;新型锌离子缓释型羟基磷灰石涂层的骨整合实验研究[D];浙江大学;2012年
6 任卫;反相微乳液法制备纳米羟基磷灰石的研究[D];武汉理工大学;2003年
7 王英波;钛基羟基磷灰石复合涂层的研究[D];西南交通大学;2010年
8 李松南;以蛋壳为原料制备多种吸附材料及其铀吸附性能研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
9 张健;纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合材料人工肱骨头的实验初步研究[D];重庆医科大学;2004年
10 杨大志;BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石成骨活性材料的研究[D];华中科技大学;2011年
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1 解宁;多孔双层仿生羟基磷灰石人工骨的制备与表征[D];山东理工大学;2010年
2 张天厚;羟基磷灰石颗粒大小对成牙本质细胞MDPC-23生长的影响[D];浙江大学;2010年
3 游滢滢;纳米含氟羟基磷灰石材料的制备及其生物相容性的初步评价[D];中南大学;2010年
4 潘明利;重组胶原蛋白调控钛表面仿生矿化的研究[D];浙江理工大学;2010年
5 杨波;胶原/羟基磷灰石一体化支架修复关节软骨损伤的实验研究[D];第四军医大学;2010年
6 张胡静;丝素/羟基磷灰石支架材料的结构特性和机械性能研究[D];西南大学;2010年
7 刘涛;羟基磷灰石纤维自充填多孔生物陶瓷的制备与表征[D];西南大学;2010年
8 尚新华;明胶—羟基磷灰石—米诺环素纳米复合物与富血小板血浆复合修复拔牙窝及种植体周围骨缺损[D];安徽医科大学;2011年
9 唐文胜;纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合人工椎板的实验研究[D];重庆医科大学;2004年
10 蔡华琼;琼脂-羟基磷灰石复合物的仿生合成及细胞相容性研究[D];安徽医科大学;2010年
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