本文關(guān)鍵詞：生物玻璃的陳化時間和硅含量與碳納米纖維復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)及生物礦化性能關(guān)聯(lián)機(jī)制的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳納米纖維(CNF)基復(fù)合雜化材料由于具有較好的生物學(xué)性能,能有效模擬天然細(xì)胞外基質(zhì)纖維網(wǎng)絡(luò)形貌,促進(jìn)成骨細(xì)胞的有效增殖和貼附,是目前所青睞的組織修復(fù)材料�；诒緦�(shí)驗(yàn)室前期的大量研究工作,本文繼續(xù)采用溶膠-凝膠法和靜電紡絲相結(jié)合的方法,成功制備了生物活性玻璃(BG)摻雜的不同碳源碳納米纖維(CNF)復(fù)合材料(CNF/BG),系統(tǒng)研究了生物玻璃的陳化時間和硅含量與碳納米纖維復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)及生物礦化性能關(guān)聯(lián)機(jī)制。首先系統(tǒng)研究了BG溶膠前驅(qū)體中的硅含量(45S和68S)與CNF/BG復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)演變及生物學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性。采用光學(xué)顯微鏡(OM),激光粒度分析(LPSA)以及核磁共振分析(CP-NMR)等手段研究表明,相同陳化時間條件下68S的硅網(wǎng)絡(luò)連接程度和硅網(wǎng)絡(luò)尺寸均大于45S。同時,采用掃描電鏡SEM,X射線衍射(XRD)和透射電鏡(TEM)等手段研究發(fā)現(xiàn),CNF/BG-45中生物陶瓷主要結(jié)晶生成α-硅酸鈣(α-CaSiO3)，，而CNF/BG-68中生物陶瓷主要結(jié)晶生成β-硅酸鈣(β-CaSiO3)。上述產(chǎn)物晶型差異主要與納米纖維的高溫?zé)Y(jié)氣氛及PAN的加入有關(guān)。在空氣中,由于PAN中有機(jī)物的降解和氧化,兩種CNF/BG中BG均結(jié)晶生成β-CaSiO3,而在氮?dú)庵?PAN中有機(jī)物質(zhì)有一定殘留。特別是在溶膠-凝膠和預(yù)氧化階段,PAN中的C≡N鍵和兩種BG中鈣元素間的不同相互作用對產(chǎn)物晶型有直接影響。此外,生物礦化結(jié)果表明含有α-CaSiO3的CNF/BG-45表面HA生長速度和尺寸大小均優(yōu)于含有β-CaSiO3的CNF/BG-68這歸因于α-CaSiO3三元環(huán)狀的結(jié)晶結(jié)構(gòu)相對于β-CaSiO3中鏈狀的結(jié)構(gòu)更容易水解,更有利于促進(jìn)礦物質(zhì)的沉積和生長。此外,系統(tǒng)探究了BG溶膠前驅(qū)體的陳化時間與PVP基碳納米纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)演變及生物學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性。采用CP-NMR以及LPSA等手段對不同陳化時間(1,3,7天)溶膠-凝膠中硅網(wǎng)絡(luò)尺寸和形貌變化進(jìn)行了探究。結(jié)果表明,陳化時間從1天增加到7天,硅網(wǎng)絡(luò)的連接程度逐漸增加。同時,硅網(wǎng)絡(luò)從陳化1天的松散的,隨機(jī)支化的小團(tuán)簇連接成為陳化3天的完善的溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò),而隨著陳化時間增加到7天,進(jìn)一步變?yōu)橹旅艿墓杈W(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合SEM、TEM、熱失重(TG)、元素分析(Mapping)和X光電子能譜(XPS)等一系列表征方法對不同陳化時間CNF/BG復(fù)合材料中的BG研究發(fā)現(xiàn),陳化時間越長,CNF表面BG粒子個數(shù)越多,納米纖維中殘存的BG元素含量越少。PVP吡咯烷酮中的羰基和BG中的鈣離子有相互作用,從而導(dǎo)致了不同陳化時間BG和PVP之間的互溶性不同,進(jìn)而影響了纖維表面BG粒子的數(shù)密度。由于BG中的磷元素在陳化和熱處理階段有著顯著的揮發(fā),導(dǎo)致BG結(jié)晶生成硅酸鈣(CaSiO3),陳化時間越長,結(jié)晶越明顯。此外,礦化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,陳化時間越長,CNF/BG復(fù)合材料表面羥基磷灰石(HCA)生長沉積速度越快,主要由于大量BG粒子和模擬體液的有效接觸,提供大量成核位點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：微觀結(jié)構(gòu) 陳化時間 硅含量 生物陶瓷 生物礦化
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ171.1;TB332
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-17
• 符號說明17-18
• 第一章 緒論18-30
• 1.1 納米技術(shù)和納米材料18-21
• 1.1.1 納米技術(shù)和納米材料簡介18-21
• 1.1.1.1 納米技術(shù)和納米材料在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用18-19
• 1.1.1.2 納米材料在骨組織領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢19-20
• 1.1.1.3 碳納米纖維在骨組織領(lǐng)域的應(yīng)用20-21
• 1.2 碳納米纖維21-23
• 1.2.1 碳納米纖維制備方法21
• 1.2.2 靜電紡絲法制備碳納米纖維21-23
• 1.2.2.1 靜電紡絲法簡介21-22
• 1.2.2.2 制備碳納米纖維的聚合物22-23
• 1.3 生物活性玻璃23-28
• 1.3.1 生物活性玻璃簡介23-25
• 1.3.2 生物活性玻璃制備方法25-26
• 1.3.3 不同因素對生物活性玻璃生物活性的影響研究狀況26-28
• 1.3.3.1 陳化因素對生物活性影響的研究現(xiàn)狀26
• 1.3.3.2 硅含量對生物活性影響的研究現(xiàn)狀26-27
• 1.3.3.3 Ca/P摩爾比對生物活性影響的研究現(xiàn)狀27-28
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容,創(chuàng)新點(diǎn)和意義28-30
• 第二章 生物活性玻璃硅含量對PAN基碳納米纖維的微觀結(jié)構(gòu)和生物礦化性能探究30-46
• 2.1 引言30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分30-36
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料30-31
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備31-32
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法32-35
• 2.2.3.1 CNF/BG復(fù)合纖維膜的制備32-34
• 2.2.3.2 CNF/BG復(fù)合納米纖維膜的生物礦化34-35
• 2.2.4 測試與表征35-36
• 2.3 結(jié)果與討論36-44
• 2.3.1 不同硅含量BG溶膠-凝膠液的結(jié)構(gòu)演變36-38
• 2.3.2 不同硅含量CNF/BG復(fù)合膜的形貌和結(jié)構(gòu)演變38-42
• 2.3.3 不同硅含量CNF/BG納米復(fù)合膜的生物學(xué)性能42-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第三章 生物活性玻璃陳化時間對PVP基碳納米纖維的微觀結(jié)構(gòu)和生物礦化性能探究46-58
• 3.1 引言46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分46-49
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料46-47
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備47-48
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法48
• 3.2.3.1 CNF/BG復(fù)合纖維膜的制備48
• 3.2.3.2 CNF/BG復(fù)合納米纖維膜的生物礦化48
• 3.2.4 測試與表征48-49
• 3.3 結(jié)果與討論49-57
• 3.3.1 BG前驅(qū)體溶膠液的陳化行為49-50
• 3.3.2 CNF/BG納米纖維復(fù)合膜的形貌演變50-53
• 3.3.3 CNF/BG納米纖維復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)演變53-55
• 3.3.4 CNF/BG納米纖維復(fù)合膜的生物學(xué)性能55-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 致謝66-68
• 研究成果與發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-70
• 作者簡介70-72
• 導(dǎo)師簡介72-75
• 附件75-76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王傳輝,李賀軍,黃鳳萍;P_2O_5對溶膠-凝膠玻璃熱行為及生物活性的影響[J];無機(jī)材料學(xué)報;2005年04期

  本文關(guān)鍵詞：生物玻璃的陳化時間和硅含量與碳納米纖維復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)及生物礦化性能關(guān)聯(lián)機(jī)制的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：507800