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《华南理工大学》 2011年
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基于生物活性玻璃、胶原的骨修复复合支架的制备和性能研究

罗小刚  
【摘要】:本研究主要通过冷冻干燥和溶液浇注-粒子沥滤法制备了两种壳聚糖(CS)-生物活性玻璃(BG)/胶原(Col)、Col-BG/聚己内酯(PCL)多孔骨组织工程支架,并通过静电纺丝法制备了双层结构的骨修复用阻隔膜。用FTIR、XRD、SEM、AFM、XPS、DSC、ICPAES(电感耦合等离子体原子发射光谱)等测试手段对制备的支架和膜的物理结构、性能以及支架在体外的矿化活性进行了分析与表征,同时研究了CS-BG/Col支架中CS诱导BG在Col胶体中的分散机理、Col-BG/PCL支架中胶原成功修饰孔壁的机理以及Col/磷酰胆碱(MPC)复合膜的亲水性、酶抑制性原理。 研究结果表明,在CS-BG/Col复合支架中,CS表面带的正电荷,使带负电的BG颗粒吸附到CS大分子上,阻止了颗粒的沉降,同时CS与Col发生了分子水平的相互作用,促进了BG颗粒在Col胶体中的分散,使Col分子和BG颗粒被包裹后,显著降低了Col相的酶解时间(P0.05),但也略微降低了支架的体外矿化活性;增加了基体中的-NH2和-OH,增强了分子间的相互作用力,使复合材料的抗压强度和抗压模量显著提高(P0.05)。 研究结果表明,由于Col、PCL两相在HFIP溶液中的粘度差异,Col相更容易粘附于造孔剂和BG颗粒的表面,在造孔剂溶出后,成功的将Col内衬到了复合支架的孔壁;当Col︰PCL含量比小于0.5︰1时,支架的孔隙率和力学强度均未显著性下降,但支架的吸水倍率显著提高到13.65±1.65(P0.05);体外矿化过程中,被Col相包裹的BG粉体更容易接触到SBF溶液,且SBF溶液的pH值下降更快,溶液中Si,Ca,P的元素离子浓度变化显著,Col修饰的BG/PCL支架降解速度更快,矿化活性更高。 研究结果表明,通过试验设计,对纺丝的因素和水平进行优化,聚合物浓度在80mg/mL、电压在16kV,收集距离在12cm时,聚合物溶液的成丝性能最好,纤维最粗可达1-2μm;胶原/pMPC混合溶液在纺丝过程,pMPC纤维融合在胶原纤维之中,在pMPC含量为20%时,复合材料的共混相容性相对其它组分更好;复合膜表面磷酰胆碱基团的增加,可以显著提高材料表面的亲水性,在低的质量含量(20%)可以有效抑制酶的活性,但当其含量高达50%后,因为材料高度溶胀反而促进了材料的降解。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:R318.08

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