本文關鍵詞：Bioglass@CNF中生物活性玻璃納米粒子的成核生長行為及生物學性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著組織工程醫(yī)學的飛速發(fā)展，要求骨組織工程材料既具有生物活性、骨傳導和骨誘導性，材料降解速度與骨生長速度相匹配、又能保證一定的力學強度。碳納米纖維因其優(yōu)異的機械性能、生物學相容性、高比表面積，成為骨修復材料領域研究的熱點。然而，碳納米纖維由于無法降解和排出體外，使其大范圍應用受到了很大限制。生物活性玻璃是目前唯一一種既能與人體硬組織又能與軟組織相連接的高活性生物材料。但是其具有脆性和加工性差等缺點，也大大限制了其在組織工程支架等領域的應用。本文將溶膠-凝膠法、靜電紡絲法與高溫燒結法相結合，成功制備了負載生物活性玻璃的碳納米纖維（Bioglass@CNF）以發(fā)揮兩種材料各自的性能優(yōu)勢，系統(tǒng)研究了不同碳化條件下Bioglass@CNF中生物活性玻璃納米粒子的成核生長行為及生物學性能。 采用SEM、TEM、HRTEM、XRD、FTIR等表征手段系統(tǒng)研究了Bioglass@CNF微觀形貌和晶體結構的演變規(guī)律。隨著碳化溫度的升高和保溫時間的延長，生物活性玻璃納米粒子由纖維內(nèi)部逐漸向外遷移，纖維表面由光滑向粗糙轉變。粒子由最初在纖維內(nèi)部的28nm長大到107nm，在遷移過程中生物活性玻璃納米粒子的晶型由最初的無定形結構，逐漸有硅灰石和假硅灰石晶體析出。 基于Bioglass納米粒子尺寸的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，運用LSW方程和Smoluchowski方程并結合第一、三動量對Bioglass形成過程進行了動力學分析。結果表明，碳化溫度為800℃時，粒子生長主要符合熟化機理；碳化溫度為1000℃，時粒子生長同時符合熟化機理和遷移合并機理；碳化溫度為1200℃時，粒子生長過程主要受到遷移合并機理控制。 研究了不同碳化條件下制備得到的Bioglass@CNF的生物礦化行為。將不同碳化條件下的Bioglass@CNF置于1.5倍的模擬生理體液（1.5SBF）中進行體外礦化實驗。由SEM、XRD和EDX結果發(fā)現(xiàn)，隨礦化時間的延長，Bioglass@CNF表面不斷沉積礦化層，最終生成羥基磷灰石產(chǎn)物。碳化溫度為1000oC時生物活性玻璃納米粒子在復合纖維表面分布密度大、顆粒大小均一，硅灰石晶體由于納米效應能在模擬體液中迅速溶解與之進行離子交換。相同礦化時間下，1000℃材料表面能迅速沉積礦化物質，其生物礦化性能最好。 研究了不同碳化條件下制備得到的Bioglass@CNF的生物相容性。CCK-8對細胞貼附增殖率的測定和SEM觀察結果顯示，，隨著時間的延長，細胞在三種材料表面均延纖維走向不斷增殖、鋪展，生長狀態(tài)良好。粗糙的表面有利于細胞的貼附，可以快速溶解的硅灰石給細胞的生長提供了更加有利的條件。與礦化結果類一致，碳化溫度為1000oC時，材料的生物相容性最好，800oC、1200oC的材料次之。
【關鍵詞】：生物活性玻璃 碳納米纖維 成核生長機理 生物礦化 細胞培養(yǎng)
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TB383.1;TQ342.74
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 緒論16-32
• 1.1 硬組織修復材料簡介16-20
• 1.1.1 生物惰性材料研究進展16-18
• 1.1.2 生物活性材料研究進展18-20
• 1.2 碳納米纖維20-25
• 1.2.1 碳納米纖維簡介及其研究進展20-22
• 1.2.2 碳納米纖維的制備方法22-24
• 1.2.3 碳納米纖維在生物材料領域的應用24-25
• 1.3 有機無機雜化納米纖維25-28
• 1.3.1 雜化納米纖維簡介及其研究進展25-26
• 1.3.2 雜化納米纖維的制備方法26-28
• 1.3.3 雜化纖維在生物材料領域的應用28
• 1.4 納米粒子的成核生長機理28-31
• 1.4.1 熟化機理（Ostwald ripening（OR））29
• 1.4.2 遷移合并機理（Migration and merger mechanism）29-31
• 1.5 本課題的目的和意義31-32
• 第二章 Bioglass@CNF 中生物活性玻璃納米粒子的成核生長行為研究32-58
• 2.1 引言32-33
• 2.2 實驗部分33-38
• 2.2.1 實驗原料和試劑33
• 2.2.2 實驗儀器與設備33
• 2.2.3 實驗方法33-37
• 2.2.4 測試與表征37-38
• 2.3 結果與討論38-57
• 2.3.1 不同熱處理階段 Bioglass@CNF 形貌觀察38-39
• 2.3.2 不同碳化條件 Bioglass@CNF 的形貌分析39-45
• 2.3.3 不同碳化條件 Bioglass@CNF 的結晶行為研究45-49
• 2.3.4 Bioglass@CNF 中生物活性玻璃納米粒子尺度變化規(guī)律的研究49-51
• 2.3.5 生物活性玻璃納米粒子生長行為的 LSW 和 Smoluchowski 方程計算與分析51-54
• 2.3.6 Bioglass@CNF 中生物活性玻璃納米粒子生長行為的第一、三動量分析54-57
• 2.4 本章小結57-58
• 第三章 Bioglass@CNF 復合納米纖維膜的生物學性能評價58-76
• 3.1 前言58
• 3.2 實驗部分58-62
• 3.2.1 實驗原料和試劑58-59
• 3.2.2 實驗儀器與設備59-60
• 3.2.3 實驗方法60-62
• 3.2.4 測試與表征62
• 3.3 結果與討論62-73
• 3.3.1 Bioglass@CNF 復合納米纖維膜的生物礦化性能評價62-69
• 3.3.2 Bioglass@CNF 復合納米纖維膜的細胞相容性評價69-73
• 3.4 本章小結73-76
• 第四章 結論76-78
• 參考文獻78-84
• 致謝84-86
• 研究成果及發(fā)表的學術論文86-88
• 作者簡介88-90
• 導師簡介90-91
• 導師簡介91-92
• 碩士研究生學位論文答辯委員會決議書92-93

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