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《华南理工大学》 2017年
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生物活性玻璃复合支架的制备及性能研究

郭炜煌  
【摘要】:骨是人体的重要组成部分,在提供运动机械支撑、保护重要器官及调节钙、磷代谢中起到重要作用。临床对骨缺损的修复多采用植入体修复,然而目前在科研和临床上使用的修复材料均存在不足。研究开发出一种能够全面匹配临床上修复需求的支架材料受到广泛关注。本研究首先采用溶胶-凝胶法结合模板剂法制备出具有高生物活性的微纳米生物活性玻璃微球,然后以之为主要成分,通过冷冻干燥法复合明胶及氧化锌,制备出具有一定力学强度,高孔隙率和贯通孔结构的复合支架材料,研究了这种复合支架的孔结构、力学性能、体外矿化活性及降解性能,并以小鼠骨髓间充质干细胞为模型研究了复合支架的细胞相容性,主要研究工作如下:首先,通过溶胶-凝胶结合模板剂法制备出了微纳米生物活性玻璃粉体,粉体颗粒呈规则的球形,颗粒间分散性好,且尺寸均一。玻璃微球由纳米级颗粒组装而成,具有无序介孔结构。体外矿化实验表明,制备的生物活性玻璃颗粒具有良好的体外磷灰石形成能力。接着,通过冷冻干燥法成功制备出了不同质量比的生物活性玻璃/明胶复合支架,支架具有连通的多孔结构。当玻璃的质量分数少于50%时,孔洞连通性极好,且孔径分布宽,可从几十到几百微米;当玻璃的质量分数大于50%时,孔洞连通性降低,且多为200μm以上的大孔,玻璃颗粒紧密堆积构成较为厚实的支架壁,明胶在支架中起粘结剂的作用。体外降解测试表明,随着复合支架中生物活性玻璃含量的上升,支架的降解速度加快;纯明胶支架降解较为均匀,含有生物活性玻璃的支架在降解初期出现快速的重量流失,这与支架表面的玻璃颗粒溶出有关。体外矿化结果显示,纯明胶支架并无体外磷灰石形成活性,而含有生物活性玻璃的复合支架均出现了不同程度的矿化;随着玻璃含量的提高,矿化效果越好。最后,在生物活性玻璃/明胶质量比为7/3的复合支架内,通过添加四角状氧化锌来提高支架的力学性能,其中,添加2wt%ZnO的复合支架具有最好的力学表现;氧化锌的加入对支架孔洞结构影响不大;添加氧化锌降低了支架的体外降解速度;体外矿化结果显示,添加2wt%ZnO的复合支架,矿化开始的时间推迟,且矿化出的HCA晶体颗粒细小;另一方面,复合支架具有良好的细胞相容性,且由于锌离子的溶出,含氧化锌的复合支架在促进细胞增殖方面有更好的表现。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R318.08

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