碳/碳（C/C）復合材料是一種具有良好生物相容性的醫(yī)用骨科植入材料,其表面疏水,屬于生物惰性材料,直接植入生物體內易產生碳磨損顆粒。為了使C/C復合材料具有生物活性并減少碳磨損顆粒產生,需在其表面制備具有仿生結構的生物活性涂層。本文為提高C/C復合材料表面生物活性,根據C/C復合材料與人體組織接觸區(qū)域和植入體用途的不同,分別制備了具有生物活性的軟質和硬質涂層,以適應具體的應用要求。軟質涂層制備是首先在雙氧水改性后的C/C復合材料表面制備具有良好結合強度的膠原（COL）過渡涂層,再在其表面制備具有三維仿生結構的膠原/納米羥基磷灰石（COL/nHA）支架涂層。硬質涂層制備是在C/C復合材料表面制備枝接有Arg-Gly-Asp（RGD）多肽的類石墨碳（GLC）涂層。主要研究內容和結論如下:采用混合酸氧化和雙氧水氧化改性方法對C/C復合材料表面進行功能化處理。結果表明,混合酸氧化改性方法可以大幅提高C/C復合材料表面潤濕性,表面接觸角可達到26.3±4.5°,并生成了大量含氧官能團。但是改性后的C/C復合材料表面出現了熱解碳基體剝落現象和S元素殘留等問題,限制了該方法改性后基體的進一步應用。雙... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
論文的主要創(chuàng)新與貢獻
第1章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 生物材料
        1.1.2 醫(yī)用碳材料
        1.1.3 醫(yī)用碳/碳復合材料
    1.2 醫(yī)用碳/碳復合材料表面生物活性涂層研究
        1.2.1 碳基材料表面功能化研究
        1.2.2 碳/碳復合材料表面功能化研究
        1.2.3 碳/碳復合材料表面生物活性涂層研究
    1.3 膠原仿生涂層和支架的應用
        1.3.1 Ⅰ型膠原
        1.3.2 膠原涂層和支架
        1.3.3 膠原交聯
        1.3.4 膠原在傳統(tǒng)生物材料表面的應用
    1.4 RGD多肽的應用
        1.4.1 RGD多肽
        1.4.2 RGD多肽的固定
    1.5 本課題的選題背景及意義
    1.6 論文研究思路與主要研究內容
第2章 實驗方法
    2.1 實驗材料與儀器
        2.1.1 碳/碳復合材料
        2.1.2 I型膠原
        2.1.3 納米羥基磷灰石
        2.1.4 RGD多肽
        2.1.5 實驗用化學試劑
        2.1.6 實驗用生化試劑
        2.1.7 實驗儀器與設備
    2.2 碳/碳復合材料表面氧化改性
        2.2.1 混合酸氧化改性
        2.2.2 雙氧水氧化改性
    2.3 I型膠原處理
        2.3.1 P-COL溶液制備步驟
        2.3.2 C-COL溶液制備步驟
    2.4 碳/碳復合材料表面膠原基生物活性涂層制備和交聯
        2.4.1 膠原過渡涂層制備
        2.4.2 膠原過渡涂層EDC交聯
        2.4.3 膠原過渡涂層DHT交聯
        2.4.4 膠原/納米羥基磷灰石多孔支架涂層制備
    2.5 碳/碳復合材料表面RGD多肽枝接類石墨碳涂層制備
        2.5.1 類石墨碳涂層制備
        2.5.2 類石墨碳涂層改性
        2.5.3 RGD多肽負載
        2.5.4 RGD多肽固定
    2.6 碳/碳復合材料及其表面涂層的材料學表征和性能測試
        2.6.1 表面顯微結構和形貌表征
        2.6.2 表面潤濕性能測試
        2.6.3 表面化學狀況表征
        2.6.4 涂層相組成表征
        2.6.5 表面粗糙度測試
        2.6.6 膠原過渡涂層粘接強度測試
        2.6.7 膠原/納米羥基磷灰石支架壓縮強度測試
        2.6.8 類石墨碳涂層附著力測試
    2.7 碳/碳復合材料及其表面涂層的生物學表征和性能測試
        2.7.1 成骨細胞培養(yǎng)和種植
        2.7.2 細胞黏附和增殖測試
        2.7.3 細胞形貌觀察
        2.7.4 成骨細胞礦化骨結節(jié)染色
        2.7.5 RT-PCR過程
        2.7.6 RT-PCR結果觀察
    2.8 本章小結
第3章 碳/碳復合材料表面氧化改性及表征
    3.1 引言
    3.2 混合酸氧化改性碳/碳復合材料
        3.2.1 實驗方法
        3.2.2 表面潤濕角測試
        3.2.3 表面XPS分析
        3.2.4 表面Raman光譜分析
        3.2.5 表面形貌變化分析
        3.2.6 力學性能分析
        3.2.7 混合酸氧化改性對碳/碳復合材料的損傷
    3.3 雙氧水氧化改性碳/碳復合材料
        3.3.1 實驗方法
        3.3.2 表面潤濕角測試
        3.3.3 表面XPS分析
        3.3.4 表面Raman光譜分析
        3.3.5 表面形貌變化分析
    3.4 H-C/C基體細胞學評價
        3.4.1 成骨細胞黏附與增殖
        3.4.2 成骨細胞在C/C基體表面形貌
        3.4.3 成骨細胞在H-C/C基體表面形貌觀察
        3.4.4 成骨細胞在H-C/C基體表面大尺寸孔隙中特殊的形貌
    3.5 C/C表面形貌對成骨細胞鋪展影響的分析
    3.6 本章小結
第4章 膠原自組裝過渡涂層制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 C-COL膠原涂層的制備和測試性能分析
        4.2.1 初始溶液pH值對C-COL膠原涂層表面形貌的影響
        4.2.2 初始溶液pH值對C-COL膠原涂層評價粗糙度的影響
        4.2.3 初始溶液pH值對涂層與H-C/C基體粘接強度的影響
        4.2.4 pH值對C-COL膠原涂層細胞黏附和增殖的影響
    4.3 交聯方法對C-COL涂層與H-C/C基體粘接強度的影響
        4.3.1 EDC交聯實驗方法
        4.3.2 EDC交聯對C-COL涂層與H-C/C基體粘接強度的影響
        4.3.3 DHT交聯實驗方法
        4.3.4 DHT交聯對C-COL涂層與H-C/C基體粘接強度的影響
    4.4 DHT交聯參數對COL過渡涂層的影響
        4.4.1 DHT交聯溫度和時間對COL涂層和H-C/C基體粘接強度的影響
        4.4.2 DHT交聯溫度和時間對COL涂層表面成骨細胞黏附和增殖的影響
    4.5 本章小結
第5章 COL/nHA仿生多孔支架涂層的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 COL/NHA支架涂層制備及性能評估
        5.2.1 支架涂層ART-FTIR分析
        5.2.2 支架涂層XRD分析
        5.2.3 支架涂層形貌分析
        5.2.4 力學性能分析
    5.3 COL/NHA支架涂層的細胞學評價
        5.3.1 成骨細胞的黏附與增殖
        5.3.2 成骨細胞在COL/nHA支架涂層表面的黏附
        5.3.3 成骨細胞礦化誘導后細胞形貌
    5.4 成骨細胞礦化檢測
        5.4.1 Control組RT-PCR結果
        5.4.2 支架材料的RT-PCR結果
    5.5 本章小結
第6章 GLC-C/C復合材料表面固定RGD多肽的研究
    6.1 引言
    6.2 碳/碳復合材料表面類石墨碳涂層的制備及性能檢測
        6.2.1 GLC涂層的制備方法
        6.2.2 宏觀形貌分析
        6.2.3 Raman光譜分析
        6.2.4 XPS分析
        6.2.5 力學性能分析
    6.3 雙氧水氧化改性GLC涂層
        6.3.1 實驗方法
        6.3.2 GLC涂層形貌分析
        6.3.3 Raman光譜分析
        6.3.4 潤濕角測試分析
        6.3.5 XPS測試分析
        6.3.6 GLC涂層脫落原理
    6.4 GLC涂層表面枝接RGD多肽
        6.4.1 實驗方法
        6.4.2 MC3T3-E1成骨細胞黏附與增殖
        6.4.3 MC3T3-E1成骨細胞形貌觀察
    6.5 本章小結
結論
參考文獻
附錄A RNA FAST200試劑盒說明
附錄B PRIMESCRIPT RT反轉錄試劑盒說明
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3341312