【摘要】：羥基磷灰石(HA)陶瓷的成分與天然骨中的無(wú)機(jī)成分相似,是目前研究和應(yīng)用較為廣泛的一種生物醫(yī)用無(wú)機(jī)材料。然而較低的成骨活性和較差的可降解性能一直限制著HA陶瓷的臨床使用。研究表明,在HA中引入鋅元素或硅元素,可以提高材料的生物活性和降解性能。本文通過(guò)滲透改性和包覆改性分別向HA陶瓷中引入具有促成骨和/或成血管化功能的鋅元素和硅元素,研究引入元素的存在形式及其對(duì)HA陶瓷理化性能和生物學(xué)性能的影響。通過(guò)滲透改性和包覆改性,改善HA陶瓷的生物活性和降解性能,拓寬HA陶瓷的臨床應(yīng)用范圍。鋅離子具有促成骨的作用,通過(guò)將Zn(NO_3)_2溶液滲透到HA陶瓷中引入Zn元素,制備了Zn~(2+)溶液滲透改性HA陶瓷。研究表明,HA預(yù)燒結(jié)體在真空負(fù)壓條件下浸漬于Zn(NO_3)_2溶液中,燒結(jié)后Zn元素以ZnO晶粒團(tuán)簇的形式均勻分布在HA陶瓷內(nèi)部。Zn元素的引入使HA陶瓷的孔隙率提高,體積密度和壓縮強(qiáng)度有所下降。溶液滲透法引入Zn元素后,HA陶瓷的礦化性能有所提高,同時(shí)小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(mBMSCs)在改性HA陶瓷表面能夠很好地黏附、鋪展。合適的滲透液濃度(0.75 mol/L)制備的改性HA陶瓷能夠顯著地促進(jìn)mBMSCs的增殖和早期成骨分化能力,但Zn元素引入量過(guò)多時(shí)對(duì)細(xì)胞的增殖和成骨活性有一定的抑制作用。Si元素具有良好的促成骨和促血管化能力,通過(guò)將含硅生物活性玻璃(BG)溶膠滲透到HA陶瓷中引入Si元素,制備了BG溶膠滲透改性HA陶瓷。研究表明,真空負(fù)壓浸漬滲透后,在燒結(jié)過(guò)程中BG與HA發(fā)生反應(yīng),在HA陶瓷晶粒周?chē)鶆虻厣闪撕杈Ы缦唷杷崃姿徕}和硅酸鈣。以含硅晶界相的形式引入Si元素后,HA陶瓷的孔隙率增大、密度和壓縮強(qiáng)度減小,但是其強(qiáng)度仍明顯高于直接機(jī)械混合BG或CaSi O_3和HA粉末制備的改性HA陶瓷的強(qiáng)度。高孔隙率提供的較高比表面積和含硅晶界相較高的溶解度顯著地改善了HA陶瓷的體外降解性能。在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,改性HA陶瓷可以向培養(yǎng)基中緩慢釋放Si元素。在成骨活性方面,Si元素的存在明顯地促進(jìn)了mBMSCs在材料表面的黏附、鋪展、增殖、ALP活性和成骨相關(guān)基因(Col-I、ALP和OCN)的表達(dá);在成血管方面,Si元素的存在促進(jìn)了人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)在材料表面的黏附和鋪展,同時(shí)在改性陶瓷浸提液中培養(yǎng)的HUVECs有較高NO和成血管相關(guān)基因(eNOS、KDR和VEGF)的表達(dá)量。BG溶膠滲透改性HA陶瓷中含硅晶界相的出現(xiàn),促進(jìn)了HA陶瓷的成骨活性和體外成血管能力。通過(guò)BG凝膠包覆HA粉體的方式向HA陶瓷中引入Si元素,制備了包覆改性HA陶瓷。研究表明,將BG溶膠加入HA粉體分散液中,在完成凝膠化轉(zhuǎn)變后,BG凝膠均勻地包覆在HA粉體顆粒周?chē)Ｔ诟邷責(zé)Y(jié)過(guò)程中,BG凝膠與HA發(fā)生反應(yīng)生成了硅酸磷酸鈣。包覆改性后,HA陶瓷的孔隙率增大,密度和壓縮強(qiáng)度降低。Si元素的存在明顯改善了HA陶瓷的體外礦化性能。包覆改性后,mBMSCs在改性HA陶瓷表面的黏附、鋪展、增殖情況和成骨分化相關(guān)基因(ALP、OPN和Runx-2)的表達(dá)量都得到了顯著提高。包覆改性改善了HA陶瓷的成骨活性。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文骨骼主要由密質(zhì)骨、松質(zhì)骨、骨骼外側(cè)的皮質(zhì)性骨膜、關(guān)節(jié)軟骨和骨髓等質(zhì)骨又稱(chēng)皮質(zhì)骨，質(zhì)地堅(jiān)硬，主要分布在長(zhǎng)骨骨干、短骨和扁骨表層；松骨骨骺和其他類(lèi)型骨內(nèi)部，由針狀或片狀的骨小梁組成，具有多孔海綿狀結(jié)間的網(wǎng)孔中充滿(mǎn)了含有大量干細(xì)胞的骨髓，骨髓干細(xì)胞可誘導(dǎo)分化成各種液，維持人體的各項(xiàng)生命活動(dòng)正常運(yùn)行。

]微球與磷酸鈣骨水泥復(fù)合，植入人體后，PLGA 微球逐漸被降解、代謝，在大孔隙，便于骨組織再生和血管長(zhǎng)入，，加快骨組織的再生修復(fù)[21]。基磷灰石骨修復(fù)材料基磷灰石是人體骨和牙齒的主要無(wú)機(jī)成分，具有良好的生物相容性。20 世始，人工合成的羥基磷灰石材料開(kāi)始逐步應(yīng)用到人體硬組織損傷修復(fù)領(lǐng)域。，HA 作為齒根移植材料開(kāi)始應(yīng)用在牙科修復(fù)中[22]，到了 90 年代，研究者開(kāi) 陶瓷的力學(xué)性能和骨誘導(dǎo)特性。羥基磷灰石作為骨損傷修復(fù)材料，可以根據(jù)嚴(yán)重程度和骨缺損的形狀制備成各種形式的骨修復(fù)材料，如納米顆粒、致密多孔支架，HA 涂層等。 羥基磷灰石概述及其制備方法
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ174.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 潘雨辰;何良菊;李培杰;;鎂/羥基磷灰石作為股骨人工骨支架的可行性研究[J];中國(guó)科技論文在線;2011年06期

2 高輝;張光磊;任書(shū)霞;;HA生物陶瓷的研究現(xiàn)狀及其在醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2007年06期

3 儲(chǔ)成林,朱景川,尹鐘大,王世棟;致密羥基磷灰石(HA)生物陶瓷燒結(jié)行為和力學(xué)性能[J];功能材料;1999年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 呂凝磊;摻鍶生物玻璃及其與羥基磷灰石復(fù)合材料的制備及溶解性研究[D];中南大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2666512