【摘要】：骨作為人體最大的具有生命的堅硬的組織器官,承擔(dān)著非常重要的生命活動的職責(zé),但由于人口老齡化、各類骨科疾病以及骨創(chuàng)傷等原因,極易引起缺損。因此,尋找更多更好的骨組織替代物一直是生物醫(yī)用材料領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。生物陶瓷中的b-磷酸三鈣(b-TCP)因其與自然骨成分的相似,使其天然的具有成骨性能和良好的生物相容性。殼聚糖(CS)作為天然多糖,與磷酸三鈣一樣被廣泛的應(yīng)用在骨修復(fù)材料中。稀土離子Ce~(3+)半徑與鈣離子半徑相似,而電荷相較鈣離子更大,對細(xì)胞內(nèi)的鈣離子位點(diǎn)更具親和力,因此可能影響骨細(xì)胞的功能和干預(yù)骨重建過程。本研究采用三步煅燒法制備b-TCP粉末材料以及摻雜稀土元素鈰的磷酸三鈣(Ce/b-TCP)粉末;采用水熱法制備出四氧化三鐵(Fe_3O_4)粉末。進(jìn)而采用混合法和冷凍干燥法相結(jié)合的方式,分別將b-TCP與CS復(fù)合、Ce/b-TCP與CS復(fù)合,Ce/b-TCP與Fe_3O_4、CS復(fù)合,制備出磷酸三鈣/殼聚糖多孔支架(b-TCP/CS)、鈰摻雜磷酸三鈣/殼聚糖多孔支架(Ce/b-TCP/CS)以及鈰摻雜磷酸三鈣/殼聚糖磁性多孔支架(Ce/Fe/b-TCP/CS)。利用XRD、SEM、TEM、FTIR等檢測手段對制備出的材料進(jìn)行形貌、官能團(tuán)、化學(xué)組成、物象結(jié)構(gòu)等分析測定。采用三步煅燒法所制得的b-TCP粉末以不規(guī)則的小顆粒的形式團(tuán)聚在一起,顆粒粒徑大小約為2~4mm。在同樣利用三步煅燒法摻雜稀土元素Ce后制備出的粉末仍以不規(guī)則的小顆粒的方式存在,粒徑大小并未發(fā)生明顯改變,因其晶胞參數(shù)的變化對其小顆粒的形貌產(chǎn)生了一定程度上的變化。采用混合法和冷凍干燥法制備出的b-TCP/CS多孔支架、Ce/b-TCP/CS多孔支架以及Ce/Fe/b-TCP/CS多孔支架均具有立體交互的三維多孔結(jié)構(gòu),三維多孔結(jié)構(gòu)除了使材料具備一定類似天然骨的機(jī)械強(qiáng)度、生物活性和化學(xué)結(jié)構(gòu)外,其孔道結(jié)構(gòu)通過新陳代謝進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸、廢物的代謝等,磷酸三鈣粉末和稀土粉末顆粒被殼聚糖顆粒所形成的薄膜包裹或是附著在殼聚糖上形成薄膜表面。以人脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(hADSCs)和人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(hBMSCs)為模型,利用堿性磷酸酶染色、茜素紅染色、CCK-8試劑盒、免疫蛋白印記、熒光三標(biāo)以及Micro-CT等方法對制備出的材料進(jìn)行體內(nèi)和體外的生物學(xué)實驗,以驗證其生物相容性以及骨誘導(dǎo)性。hADSCs與hBMSCs細(xì)胞培養(yǎng)實驗證明,制備出的b-TCP/CS多孔支架、Ce/b-TCP/CS多孔支架以及Ce/Fe/b-TCP/CS多孔支架均具有良好的生物相容性以及骨誘導(dǎo)性,細(xì)胞均能在材料上得以鋪展、黏附和生長,無明顯的毒副反應(yīng)。而當(dāng)稀土元素Ce~(2+)的濃度控制在一定范圍(0~10mm)內(nèi)時,對細(xì)胞的增殖分化有促進(jìn)作用,而當(dāng)稀土元素Ce~(2+)濃度高達(dá)100mm后則會對細(xì)胞的生長表現(xiàn)出抑制作用。通過細(xì)胞活性和Micro-CT等也發(fā)現(xiàn)了選用混合法將Fe_3O_4摻雜進(jìn)入支架材料中,對于細(xì)胞的生長黏附、對于小鼠顱骨缺損的修復(fù)具有一定的促進(jìn)作用。綜上所述,鈰摻雜磷酸三鈣/殼聚糖三維多孔復(fù)合支架材料對于骨缺損修復(fù)具有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。
【圖文】：

缺少骨誘導(dǎo)性并且隨著時間的推移會逐漸磨損，并不能真正的代替人體骨由此人們開始著眼于人工合成骨修復(fù)材料，不僅在來源上不受限制，且廉，并具有良好的可加工性能。目前人工合成的各種骨修復(fù)材料中，生人工骨是這個領(lǐng)域主要的研究內(nèi)容之一，生物陶瓷是一種以磷酸鈣鹽為分的生物材料，，它不僅具有與自然骨類似的成分和體相結(jié)構(gòu)，還具有很物相容性和骨傳導(dǎo)性。植入人體后能很快的與機(jī)體組織組織結(jié)合，并誘織的生長和增殖，最終達(dá)到形成新的骨組織的目的。其具有的另一個優(yōu)時具有很好的生物降解性，即在植入人體后能夠以一定的速率有效降解主要產(chǎn)生鈣（Ca）、磷（P）元素，可以參與人體的正常新陳代謝，且對毒、無害、無致癌作用。根據(jù)研究，將醫(yī)用金屬材料、高分子材料和生材料的各方面性能加以比較，在機(jī)體親和性方面：生物陶瓷>塑料材料、料；在表面穩(wěn)定性方面：生物陶瓷>塑料材料>金屬材料；在材料硬度方物陶瓷、金屬材料>塑料材料；在耐熱性方面：陶瓷材料>金屬材料>塑料在熱傳導(dǎo)性能方面：金屬材料>生物陶瓷>塑料材料；而在可加工性方面材料、塑料材料>生物陶瓷[6]。

圖 1-2 骨骼的層級結(jié)構(gòu)[108]傳統(tǒng)的復(fù)合支架具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，但卻在骨誘導(dǎo)性方面有所欠缺，因此提高多孔復(fù)合支架的骨誘導(dǎo)性具有重要意義。為解決這一問題，目前主要有兩種種方案：1、在多孔支架材料上負(fù)載生長因子（如 VEGF、BMP-4、IGF 等）[29-40]。2、在外加磁場的作用下操縱細(xì)胞行為，誘導(dǎo)成骨細(xì)胞生長和分化（Fe3O4、SrFe12O9等），但由于生長因子價格昂貴、大劑量的生物因子進(jìn)入體內(nèi)容易造成局部積聚，對細(xì)胞產(chǎn)生毒性，導(dǎo)致破骨細(xì)胞功能亢進(jìn)、成骨收到抑制等副作用，難以達(dá)到理想的臨床效果[41-44]。而磁場可以誘導(dǎo)成骨細(xì)胞生長和分化，提高生長因子的表達(dá)水平，加速在骨缺損部位的新骨生成[45-46]。由于 -磷酸三鈣（ -TCP）自然成分與人體骨組織元素相似，因此具有良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性和生物降解性。殼聚糖（CS）具有良好的生物相容性、生物降解性、促成骨性和抗菌性[47-52]。因此，我們提出了兼具多孔結(jié)構(gòu)、良好的力學(xué)性能、良好的生物相容性、生物降解性、骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性的以 -TCP為無機(jī)組分，CS為有機(jī)組分，F(xiàn)e3O4作為磁性顆粒的復(fù)合材料。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB33;R68;R318.08

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭譽(yù);劉詠;譚彥妮;周睿;韋偉;湯菡純;;放電等離子燒結(jié)鈦基磷酸三鈣陶瓷復(fù)合材料的力學(xué)性能與生物活性[J];粉末冶金材料科學(xué)與工程;2017年04期

2 劉勝亮;朱舒亮;李靜;楊越;李建貴;;不同有機(jī)酸對磷酸三鈣溶解能力的研究[J];江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2017年05期

3 ;貴州省磷酸三鈣單套生產(chǎn)裝置投產(chǎn)[J];糧食與飼料工業(yè);2013年05期

4 郭鳳云;;等離子體發(fā)射光譜法測定食品級磷酸三鈣中鉻的含量[J];分析儀器;2011年04期

5 高金睿;張睿;唐乃嶺;王志強(qiáng);;摻炭煅燒法制備α-磷酸三鈣粉體[J];大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2010年05期

6 張樹潮;;骨質(zhì)瓷中磷酸三鈣含量檢測的不確定度評定[J];佛山陶瓷;2009年12期

7 宋宏杰;;α-磷酸三鈣骨水泥修復(fù)兔顱骨缺損實驗研究[J];現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué);2008年04期

8 王芳;隋萬美;;無水硫酸鈣/α-磷酸三鈣骨水泥的制備與性能[J];硅酸鹽通報;2007年04期

9 宋宏杰,梁星,駱筱秋,陳明,孫惠強(qiáng);α-磷酸三鈣骨水泥修復(fù)骨缺損及其降解物誘導(dǎo)成骨的實驗研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2005年06期

10 黃哲瑋,盧建熙;多孔磷酸三鈣的細(xì)胞毒性研究[J];口腔材料器械雜志;2003年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 趙萍;孫康寧;;α—磷酸三鈣生物骨水泥的制備[A];第十三屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2004年

2 劉小果;林開利;常江;;無助劑水熱轉(zhuǎn)化α-磷酸三鈣調(diào)控羥基磷灰石微觀晶體形貌[A];生物材料與再生醫(yī)學(xué)的現(xiàn)狀與未來——2010年第十屆上海地區(qū)醫(yī)用生物材料研討會論文摘要匯編[C];2010年

3 儲新宏;趙萍;任學(xué)華;馮志強(qiáng);;β相與α相磷酸三鈣骨水泥材料性能研究對比[A];第十五屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2008年

4 時子文;祝頌松;;磷酸三鈣-雞蛋清復(fù)合微球在顱骨新骨生成的實驗研究[A];第十四次中國口腔頜面外科學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2018年

5 干耀愷;戴\戎;湯亭亭;張蒲;孫月華;朱振安;;生物復(fù)合新型材料———自體富集干細(xì)胞快速復(fù)合多孔beta-磷酸三鈣促進(jìn)骨再生[A];2005年上海市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

6 戴紅蓮;曹獻(xiàn)英;閆玉華;李世普;盧旭輝;;可降解磷酸鈣陶瓷體內(nèi)植入后的超微結(jié)構(gòu)研究[A];2002年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2002年中國材料研討會論文集[C];2002年

7 韓要叢;崔學(xué)民;昝青峰;王晨;董利民;;α-磷酸三鈣水化法制備羥基磷灰石晶須研究[A];第15屆全國晶體生長與材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

8 李延報;翁文劍;程逵;杜丕一;沈鴿;韓高榮;;具有生物降解特性可控的磷酸鈣材料制備研究[A];中國硅酸鹽學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2003年

9 李杰;劉青;孫霄;商蒙蒙;時丹丹;寧松;程琳;;彩色多普勒閃爍偽像對泌尿系含鈣結(jié)石診斷價值的實驗研究[A];中國超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第三屆全國介入超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2015年

10 張法明;常江;盧建熙;;磷酸三鈣多孔生物陶瓷支架的仿生設(shè)計、制備與性能[A];2006年上海市醫(yī)用生物材料研討會論文匯編[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 楊質(zhì)高;云南省開發(fā)出食品級磷酸三鈣產(chǎn)品[N];中國食品安全報;2011年

2 ;磷酸三鈣[N];中國畜牧獸醫(yī)報;2008年

3 黃喜文;甕福大型單套飼料級磷酸三鈣裝置投產(chǎn)[N];中國畜牧獸醫(yī)報;2013年

4 本報甕安記者站 顧橋;年產(chǎn)10萬噸脫氟磷酸三鈣項目落戶甕安[N];黔南日報;2011年

5 楊志;甕福將建全國最大TCP裝置[N];中國化工報;2011年

6 潘金洪;貴州雙龍集團(tuán)脫氟磷酸三鈣項目開工建設(shè)[N];黔南日報;2011年

7 楊志 黃朝華 記者 吳宏;甕福擬建中國最大TCP裝置[N];經(jīng)濟(jì)信息時報;2011年

8 陳貴善;磷肥與糞便堆漚施用好[N];云南科技報;2004年

9 劉莉;磷肥糞便堆漚效果好[N];中國特產(chǎn)報;2005年

10 本報記者 王魯銓;黔南州第三屆旅游發(fā)展大會簽約投資43億元[N];貴州日報;2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 官丙剛;類骨結(jié)構(gòu)膠原纖維基多孔磷酸三鈣/膠原復(fù)合材料的制備及其生物學(xué)評價[D];浙江大學(xué);2008年

2 鐘達(dá);強(qiáng)化磷酸三鈣/富血小板血漿凝膠復(fù)合支架材料的制備及在體內(nèi)成骨的研究[D];中南大學(xué);2008年

3 呂晟宇;脂肪間質(zhì)干細(xì)胞結(jié)合β磷酸三鈣局部移植及系統(tǒng)應(yīng)用活性維生素D修復(fù)骨缺損的作用研究[D];山東大學(xué);2015年

4 李奇;可注射性a-磷酸三鈣復(fù)合人工骨的成骨性能及生物力學(xué)研究[D];第一軍醫(yī)大學(xué);2006年

5 劉金鐘;血管內(nèi)皮細(xì)胞和α-磷酸三鈣促進(jìn)骨髓基質(zhì)干細(xì)胞成骨分化作用的研究[D];吉林大學(xué);2013年

6 李軼;PCL-TCP頸椎椎間融合器設(shè)計制備及動物體內(nèi)研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2014年

7 張學(xué)慧;明膠/磷酸三鈣復(fù)合納米纖維膜的成骨誘導(dǎo)機(jī)制及骨修復(fù)應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2012年

8 李大偉;骨結(jié)核治療用局部長效藥物緩釋復(fù)合材料研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2016年

9 喬志偉;石灰性土壤溶磷細(xì)菌的篩選鑒定及在復(fù)墾土壤上的應(yīng)用[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉嘉昱;鈰摻雜β-磷酸三鈣磁性殼聚糖支架的制備及其在骨修復(fù)中的應(yīng)用[D];上海師范大學(xué);2019年

2 宋禹衡;膠原蛋白/磷酸三鈣復(fù)合材料與牙本質(zhì)顆粒成骨效果的比較研究[D];大連醫(yī)科大學(xué);2018年

3 閔昌琴;β磷酸三鈣復(fù)合A-PRF誘導(dǎo)骨微觀結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性能的研究[D];西南醫(yī)科大學(xué);2018年

4 宋曉佳;脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合仿生多孔磷酸三鈣（β-TCP）/I型膠原（COL-I）支架的成骨研究[D];浙江大學(xué);2017年

5 吳澤宏;鎂/磷酸三鈣生物降解復(fù)合材料的制備及性能研究[D];重慶大學(xué);2010年

6 李佩祺;α-磷酸三鈣/膠原復(fù)合體與自體骨骨修復(fù)能力比較[D];南方醫(yī)科大學(xué);2015年

7 王春來;銀—磷酸三鈣納米粒/海藻酸鹽抗感染材料研究[D];中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2016年

8 潘京詩;自體骨、同種異體骨、多孔磷酸三鈣及異種骨治療股骨干粉碎性骨折的療效比較[D];蘇州大學(xué);2009年

9 袁媛;α-磷酸三鈣生物活性骨水泥的研究[D];四川大學(xué);2006年

10 葉鑠;β磷酸三鈣復(fù)合抗結(jié)核微球的體外、體內(nèi)釋藥研究[D];甘肅中醫(yī)藥大學(xué)(原名：甘肅中醫(yī)學(xué)院);2015年

本文編號：2686682