【摘要】：磷酸鈣骨水泥(CPC)作為骨組織修復(fù)領(lǐng)域中最熱門的研究材料之一,因其優(yōu)異的理化生物性能具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,現(xiàn)有的CPC骨產(chǎn)品并非完美:力學(xué)性能方面,CPC屬于脆性材料,其抗彎曲強(qiáng)度較弱,僅類似于松質(zhì)骨的力學(xué)強(qiáng)度。生物性能方面,CPC降解性差,主要表現(xiàn)為人工骨植入體內(nèi)初期,細(xì)胞的粘附、生長與增殖速度緩慢,難以與新生骨組織較快的生長速度相匹配,這些不足在很大程度上影響了CPC的臨床應(yīng)用效果[1]。本課題立足于采用靜電紡絲技術(shù)對CPC人工骨進(jìn)行表面改性和基體改性兩方面研究,并對所制備復(fù)合材料的形貌結(jié)構(gòu)、孔隙率、親水性能、力學(xué)性能、化學(xué)性能以及生物性能進(jìn)行表征分析與評(píng)價(jià)。玉米醇溶蛋白與左旋聚乳酸(zein/PLLA)多孔同軸纖維膜三維包覆CPC人工骨的制備與性能研究:對CPC基體材料進(jìn)行表面改性,以提高細(xì)胞在CPC材料表面的粘附生長速率。研究利用自主研發(fā)的靜電紡絲機(jī)輔助接收裝置,成功實(shí)現(xiàn)zein/PLLA同軸纖維膜在CPC非導(dǎo)體材料表面的三維包覆。純zein/PLLA納米纖維膜表面平滑、完整、成膜性好。鹽析大孔zein/PLLA納米纖維膜隨著鹽析濃度的增加,孔隙率逐漸上升,親水性能不斷提高,纖維膜表面的粗糙程度明顯加重。zein/PLLA-CPC復(fù)合材料纖維膜包覆均勻,纖維圍繞圓柱體CPC試樣實(shí)現(xiàn)360°無縫包裹,三維包覆效果良好。zein/PLLA納米纖維與CPC人工骨在復(fù)合材料中同時(shí)存在,兩者之間無化學(xué)作用。純zein/PLLA纖維膜包覆CPC組復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度相較于CPC組沒有明顯變化,引入鹽析制孔后,隨著鹽粒子含量的增加,復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度隨之提高,并且明顯優(yōu)于純CPC空白組;而抗彎曲強(qiáng)度隨之逐漸降低,但總體略優(yōu)于純CPC組。對zein/PLLA多孔纖維膜三維包覆CPC復(fù)合材料生物性能表征,經(jīng)過1、3、5天的細(xì)胞培養(yǎng)并進(jìn)行MTT測試,實(shí)驗(yàn)組的生長情況明顯優(yōu)于對照組,各實(shí)驗(yàn)組間的生長情況隨著纖維膜鹽析濃度的增加呈現(xiàn)遞增趨勢,差異明顯。證明CPC表面包覆zein/PLLA大孔纖維膜,可以顯著提高材料表面的生物相容性和細(xì)胞親和力,改善細(xì)胞在骨材料表面的粘附與增長情況,使得zein/PLLA大孔纖維膜三維包覆CPC材料成為理想的復(fù)合人工骨材料的選擇。CPC基纖維增韌協(xié)同明膠制孔復(fù)合材料的制備與性能研究:采用纖維紡絲與材料混合同步進(jìn)行的創(chuàng)新方式,通過自制靜電紡絲接收盤制備不同纖維含量zein/PLLA纖維增韌CPC復(fù)合材料,挑選出增韌效果最顯著的3wt%纖維增韌CPC組引入不同含量的明膠制孔,獲得不同明膠制孔含量的3%zein/PLLA纖維增韌協(xié)同明膠制孔CPC復(fù)合材料。共混纖維在CPC基體中分散均勻,聯(lián)合良好。隨著纖維含量的增加,CPC基體自帶微孔逐漸消失,復(fù)合材料孔隙率逐漸下降,材料表面的粗糙程度逐漸加重并出現(xiàn)斷口臺(tái)階,親水性能和力學(xué)強(qiáng)度都表現(xiàn)為先提高、后減弱的變化趨勢,其中3%纖維增韌實(shí)驗(yàn)組表現(xiàn)出最佳的親水性和抗彎曲強(qiáng)度。選取3%纖維增韌組材料引入明膠析出法制備大孔,復(fù)合材料的孔隙率隨著明膠含量的增加明顯上升,空隙的不規(guī)則程度逐漸加大,親水性能呈略微上升趨勢,材料斷面形貌呈凹凸不平的大孔結(jié)構(gòu),當(dāng)明膠加入量過大時(shí),材料斷面呈不穩(wěn)定的疏松結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料抗彎曲強(qiáng)度隨著明膠制孔含量的增加逐漸下降,但是3%-1%-CPC、3%-3%-CPC組仍高于純CPC的抗彎曲強(qiáng)度。明膠制孔的引入在一定程度上導(dǎo)致了骨材料力學(xué)性能的下降,但由于纖維增韌的作用,仍可在一定范圍(1wt%-3wt%)內(nèi)進(jìn)行明膠制孔,使得CPC抗彎曲強(qiáng)度獲得提高的同時(shí)引入大孔結(jié)構(gòu)并提高其孔隙率。zein/PLLA共混纖維與CPC人工骨在復(fù)合材料試樣中共存,物質(zhì)之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB332

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本文編號(hào)：2547312