發(fā)布時(shí)間：2017-04-08 13:01

  本文關(guān)鍵詞：負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的可控制備、形成機(jī)理及生物學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：理想的大面積骨缺損替代材料應(yīng)該具備與人體自然骨相似的化學(xué)組成、結(jié)晶度、形貌及取向排列性。在本文的研究中,我們首次提出采用以生物玻璃涂層為前驅(qū)體模板,利用水熱原位轉(zhuǎn)化制備取向排列羥基磷灰石(HA)涂層。借助FESEM、TEM、EDS、XRD、FTIR、VSM與接觸角測(cè)試等分析技術(shù)研究了不同反應(yīng)條件對(duì)羥基磷灰石涂層形貌及取向排列性的影響,并討論了取向排列羥基磷灰石涂層的形成機(jī)理。通過(guò)銀鏡反應(yīng)制備了負(fù)載納米銀的取向排列羥基磷灰石涂層,并研究了羥基磷灰石涂層形貌對(duì)納米銀負(fù)載量的影響及形成機(jī)理。采用模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)研究了涂層的體外磷灰石形成活性,并以人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(h BMSCs)體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)以及大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌實(shí)驗(yàn)研究和比較了負(fù)載納米銀前后的網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層,取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層以及取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層的細(xì)胞相容性、體外骨誘導(dǎo)性能及抗菌性能。水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化表明在正常模擬體液中120℃水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化12 h后制備得到了取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層;在磷酸氫根離子加倍的模擬體液中120℃水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化2 days制備得到了取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層。當(dāng)在正常模擬體液中水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化時(shí)間延長(zhǎng)至2 days后,大部分棒狀結(jié)構(gòu)HA熟化生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變成塊體結(jié)構(gòu)HA。羥基磷灰石涂層的形貌及取向排列性易受反應(yīng)介質(zhì)類型、反應(yīng)溫度、模擬體液中Ca/P摩爾比及磁性Fe3O4納米顆粒的影響。當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)為去離子水時(shí),得到由許多排列雜亂的短棒狀單晶態(tài)HA晶體構(gòu)成的羥基磷灰石涂層。在適宜溫度范圍內(nèi),提高水熱反應(yīng)溫度能夠加快HA晶核形成及晶核生長(zhǎng)速率,并且還能夠提高羥基磷灰石涂層的取向排列性。當(dāng)在富含鈣離子的模擬體液中水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化時(shí),得到棒狀更長(zhǎng)取向排列性更好的納米棒狀羥基磷灰石涂層。磁性Fe3O4納米顆粒的存在可以通過(guò)提高HA的成核速率和降低HA晶核生長(zhǎng)速率來(lái)顯著影響羥基磷灰石涂層的形貌及取向排列性;在正常模擬體液中120℃水熱反應(yīng)24 h后成功制備出了取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層,較取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層具有更好的取向排列性。接觸角測(cè)試表明取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層(10.8o)比取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層(15.3o)展現(xiàn)出更好的親水性能。采用銀鏡反應(yīng)為基礎(chǔ),成功地制備出了負(fù)載納米銀的取向排列羥基磷灰石涂層,并且羥基磷灰石涂層形貌對(duì)納米銀的負(fù)載量有著顯著的影響,網(wǎng)片狀,取向排列納米棒狀及取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層表面納米銀顆粒的負(fù)載量分別為1.90 wt%,0.26 wt%,1.53 wt%;銀鏡反應(yīng)負(fù)載納米銀顆粒前后,并沒(méi)有改變涂層中HA的物相結(jié)構(gòu)。模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)表明,負(fù)載納米銀前后取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層以及取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層均具有良好的體外生物活性,但磁性Fe3O4納米顆粒的存在減少了取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層表面薄片狀HA的沉積量。h BMSCs體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí),負(fù)載納米銀前后并沒(méi)有改變涂層的細(xì)胞相容性,并且取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層比網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層和Ti-6Al-4V具有更好的細(xì)胞相容性,而取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層之間的細(xì)胞相容性沒(méi)有明顯的差異。h BMSCs體外成骨分化實(shí)驗(yàn)表明,在負(fù)載納米銀前后,并沒(méi)有改變涂層的骨誘導(dǎo)性能及其變化規(guī)律,并且取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層比網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層和Ti-6Al-4V具有更優(yōu)良的成骨分化能力,而取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層之間的成骨分化性能沒(méi)有明顯的差異。此外,大腸桿菌及金黃色葡萄球菌抗菌實(shí)驗(yàn)表明,不同納米銀負(fù)載量的不同形貌羥基磷灰石涂層均表現(xiàn)出優(yōu)良的抗菌性能。負(fù)載銀的取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層良好的體外生物活性、優(yōu)良的細(xì)胞相容性、抗菌性能及骨誘導(dǎo)性能使其在骨科植入材料中具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：羥基磷灰石涂層 取向排列 納米銀顆粒 形成機(jī)理 生物學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ630.1;R318.08
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 生物醫(yī)用鈦合金13-16
• 1.2.1 生物醫(yī)用鈦合金的發(fā)展13-15
• 1.2.2 生物醫(yī)用鈦合金的表面改性15-16
• 1.3 羥基磷灰石涂層的制備方法16-20
• 1.3.1 離子束輔助沉積16-17
• 1.3.2 等離子噴涂沉積17
• 1.3.3 電泳沉積法17-18
• 1.3.4 微弧氧化法18
• 1.3.5 激光熔覆法18-19
• 1.3.6 仿生礦化法19
• 1.3.7 溶膠凝膠法19-20
• 1.4 負(fù)載納米銀的羥基磷灰石涂層的抗菌性能20-21
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第2章 取向排列羥基磷灰石涂層的制備、結(jié)構(gòu)及形成機(jī)理22-61
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分22-25
• 2.1.1 生物玻璃涂層的制備22-23
• 2.1.2 取向排列羥基磷灰石涂層的制備23-25
• 2.2 表征25-26
• 2.3 結(jié)果26-43
• 2.3.1 取向排列羥基磷灰石涂層的形貌及影響因素26-40
• 2.3.1.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)涂層的影響規(guī)律26-28
• 2.3.1.2 反應(yīng)介質(zhì)對(duì)涂層的影響規(guī)律28-29
• 2.3.1.3 反應(yīng)溫度對(duì)涂層的影響規(guī)律29-31
• 2.3.1.4 p H值對(duì)涂層的影響規(guī)律31
• 2.3.1.5 Ca/P比對(duì)涂層的影響規(guī)律31-36
• 2.3.1.6 磁性Fe3O4納米顆粒對(duì)涂層的影響規(guī)律36-40
• 2.3.2 取向排列羥基磷灰石涂層的物相結(jié)構(gòu)40-43
• 2.3.2.1 納米棒狀羥基磷灰石涂層40-41
• 2.3.2.2 納米六角片狀羥基磷灰石涂層41
• 2.3.2.3 納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層41-43
• 2.4 取向排列羥基磷灰石涂層的形成機(jī)理43-54
• 2.4.1 反應(yīng)介質(zhì)的影響機(jī)制43-46
• 2.4.2 反應(yīng)溫度的影響機(jī)制46-49
• 2.4.3 Ca/P比的影響機(jī)制49-52
• 2.4.4 磁性Fe3O4納米顆粒的影響機(jī)制52-54
• 2.5 取向排列羥基磷灰石涂層的體外生物活性54-58
• 2.5.1 納米棒狀羥基磷灰石涂層的體外生物活性54-55
• 2.5.2 納米六角片狀羥基磷灰石涂層的體外生物活性55-56
• 2.5.3 納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層的體外生物活性56-58
• 2.6 取向排列羥基磷灰石涂層的親水性能58-59
• 2.7 本章小結(jié)59-61
• 第3章 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的制備、結(jié)構(gòu)及形成機(jī)理61-70
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分61-62
• 3.1.1 生物玻璃涂層的制備61
• 3.1.2 取向排列羥基磷灰石涂層的制備61
• 3.1.3 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的制備61-62
• 3.2 表征62-63
• 3.3 結(jié)果63-67
• 3.3.1 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的形貌63-66
• 3.3.2 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的物相結(jié)構(gòu)66-67
• 3.4 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的形成機(jī)理67-68
• 3.5 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的體外生物活性68-69
• 3.5.1 納米棒狀羥基磷灰石涂層的體外生物活性68-69
• 3.5.2 納米六角片狀羥基磷灰石涂層的體外生物活性69
• 3.6 本章小結(jié)69-70
• 第4章 取向排列羥基磷灰石涂層的細(xì)胞相容性及骨誘導(dǎo)性能70-82
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分70-71
• 4.1.1 細(xì)胞相容性70-71
• 4.1.1.1 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的培養(yǎng)70
• 4.1.1.2 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的形態(tài)與活性70-71
• 4.1.1.3 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的粘附與增殖71
• 4.1.2 骨誘導(dǎo)性能71
• 4.2 結(jié)果71-81
• 4.2.1 取向排列羥基磷灰石涂層的細(xì)胞相容性71-77
• 4.2.1.1 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的形態(tài)與活性71-75
• 4.2.1.2 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的粘附與增殖75-77
• 4.2.2 取向排列羥基磷灰石涂層的骨誘導(dǎo)性能77-81
• 4.2.2.1 骨組織礦化性能77-80
• 4.2.2.2 成骨分化相關(guān)基因表達(dá)80-81
• 4.3 本章小結(jié)81-82
• 第5章 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的細(xì)胞相容性、抗菌性能及骨誘導(dǎo)性能82-99
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分82-83
• 5.1.1 細(xì)胞相容性82-83
• 5.1.1.1 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的培養(yǎng)82
• 5.1.1.2 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的形態(tài)與活性82-83
• 5.1.1.3 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的粘附與增殖83
• 5.1.2 骨誘導(dǎo)性能83
• 5.2 結(jié)果83-97
• 5.2.1 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的細(xì)胞相容性83-89
• 5.2.1.1 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的形態(tài)與活性83-87
• 5.2.1.2 人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的粘附與增殖87-89
• 5.2.2 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的骨誘導(dǎo)性能89-93
• 5.2.2.1 骨組織礦化性能89-92
• 5.2.2.2 成骨分化相關(guān)基因表達(dá)92-93
• 5.2.3 負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的抗菌性能93-97
• 5.2.3.1 細(xì)菌的形貌93-94
• 5.2.3.2 活/死細(xì)菌圖94-95
• 5.2.3.3 細(xì)菌平板圖及活細(xì)菌相對(duì)數(shù)量曲線95-97
• 5.3 影響人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞性能因素97-98
• 5.4 本章小結(jié)98-99
• 結(jié)論99-102
• 參考文獻(xiàn)102-111
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果111-113
• 1. 發(fā)表論文111
• 2. 申請(qǐng)專利111-112
• 3. 獲得獎(jiǎng)勵(lì)112-113
• 致謝113

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的可控制備、形成機(jī)理及生物學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：292896