本文關(guān)鍵詞：基于多孔結(jié)構(gòu)的生物玻璃摻雜碳納米纖維的制備及微觀形態(tài)演變與生物活性的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代骨組織工程醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展,碳納米纖維(CNFs)材料在骨缺損修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)。本課題組前期研究中將生物活性玻璃(BG)負(fù)載到CNFs上成功制備了一種兼具良好生物相容性、骨誘導(dǎo)性及機(jī)械性能的雜化納米材料。而大量研究表明,生物活性玻璃中生物活性成分的釋放速度與材料的比表面積等結(jié)構(gòu)因素直接相關(guān)。因此,本文通過引入不同聚合物的致孔劑,并結(jié)合溶膠-凝膠、靜電紡絲和高溫碳化等工藝制備了生物活性玻璃摻雜多孔碳納米纖維(PCNF/BG),系統(tǒng)研究了PCNF/BG的微觀形態(tài)演變機(jī)制及多孔結(jié)構(gòu)對其生物性能的影響規(guī)律,為研制高生物活性的碳納米雜化材料提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與理論指導(dǎo)。選取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為聚合物致孔劑,采用SEM等手段對比分析了三者的制孔效果。結(jié)果表明PMMA的制孔效果最好,在CNFs的表面和內(nèi)部均出現(xiàn)明顯的孔結(jié)構(gòu),PEG效果次之,僅在CNFs內(nèi)部存在較少的孔洞,而PVP在該體系中未表現(xiàn)出制孔作用。相差顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)PMMA與PAN的相分離現(xiàn)象最明顯,因此其制孔效果最好。選取PMMA為致孔劑,系統(tǒng)研究了其含量對PCNF/BG微觀形態(tài)演變的影響規(guī)律。SEM、TEM、TGA和BET等表征結(jié)果表明：PCNF/BG-1/0(質(zhì)量比PAN/PMMA=1/0)的CNFs表面無孔結(jié)構(gòu)；PCNF/BG-2/1(質(zhì)量比PAN/PMMA=2/1)因加入少量PMMA而使CNFs表面及內(nèi)部出現(xiàn)不連續(xù)的狹長的孔結(jié)構(gòu),材料的比表面積和表面粗糙度均有明顯增大；PCNF/BG-4/3(質(zhì)量比PAN/PMMA=4/3)中PMMA的含量提高,碳納米纖維表面及內(nèi)部均出現(xiàn)連續(xù)的狹長孔,孔的數(shù)量及直徑都迅速增大,因此其比表面積和表面粗糙度為三者中最大�；谀M生理體液(SBF)中體外生物礦化測試的方法,系統(tǒng)研究了不同孔結(jié)構(gòu)對PCNF/BG生物礦化性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：礦化反應(yīng)進(jìn)行到第7天時,三種材料表面都形成了晶型完善的HA,其生物礦化性能由好到差排序?yàn)椋篜CNF/BG-4/3 PCNF/BG-2/1 PCNF/BG-1/0。這是由于生物活性玻璃納米粒子與1.5SBF相接觸時即開始發(fā)生離子交換,PCNF/BG-4/3和PCNF/BG-2/1因具有多孔結(jié)構(gòu)而具有更大的比表面積,從而能夠加速生物活性玻璃納米粒子與1.5SBF的離子交換速度,同時更大的表面積能夠?yàn)镠A的形成提供更多的成核著位點(diǎn),尤其是比表面積最大的PCNF/BG-4/3。通過體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究了不同孔結(jié)構(gòu)對PCNF/BG的生物相容性和誘導(dǎo)成骨分化能力的影響機(jī)制。細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)表明：隨著培養(yǎng)時間的延長,PCNF/BG材料表面的細(xì)胞數(shù)量都在不斷增多,最終布滿整個材料表面,其中PCNF/BG-4/3表面的細(xì)胞數(shù)量最多、增殖最快,即生物相容性最好。細(xì)胞分化實(shí)驗(yàn)表明：隨分化的進(jìn)行,PCNF/BG培養(yǎng)的細(xì)胞的ALP活性都在不斷增長,并在達(dá)到峰值后開始下降,其中PCNF/BG-4/3的ALP活性最高,說明其誘導(dǎo)成骨分化的能力最強(qiáng)。這是由于粗糙的表面有利于細(xì)胞的貼附和生長。此外,BG與培養(yǎng)液接觸時,會釋放離子(如Ca2+,PO43)能夠促進(jìn)細(xì)胞的增殖與分化,PCNF/BG-4/3和PCNF/BG-2/1因具有多孔結(jié)構(gòu)而具有較大的比表面積,能夠加速BG的離子釋放速率,從而促進(jìn)細(xì)胞增殖和成骨分化,尤其是具有最大比表面積和表面粗糙度的PCNF/BG-4/3。
【關(guān)鍵詞】：生物活性玻璃 多孔結(jié)構(gòu) 碳納米纖維 生物礦化 生物相容性 成骨分化
【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】：2015
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 緒論16-32
• 1.1 骨修復(fù)材料16-18
• 1.1.1 骨組織簡介16
• 1.1.2 骨修復(fù)材料簡介16-17
• 1.1.3 骨修復(fù)材料的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2 生物活性玻璃18-23
• 1.2.1 生物活性玻璃簡介18-19
• 1.2.2 生物活性玻璃的制備方法19-21
• 1.2.3 生物活性玻璃的礦化行為21-23
• 1.3 碳納米纖維材料23-27
• 1.3.1 碳納米纖維簡介23
• 1.3.2 碳納米纖維的制備方法23-25
• 1.3.3 聚丙烯腈基碳納米纖維25-27
• 1.3.4 碳納米纖維的應(yīng)用27
• 1.4 多孔碳纖維材料27-30
• 1.4.1 多孔碳纖維簡介27-28
• 1.4.2 多孔碳纖維的制備方法28-30
• 1.4.3 多孔碳纖維的應(yīng)用30
• 1.5 本課題的目的和意義30-32
• 第二章 PCNF/BG復(fù)合納米纖維膜的制備與微觀形貌演變32-58
• 2.1 引言32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分32-38
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料和試劑32-33
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備33-34
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法34-37
• 2.2.4 測試與表征37-38
• 2.3 結(jié)果與討論38-56
• 2.3.1 不同處理階段PCNF/BG的宏觀形貌觀察38-39
• 2.3.2 不同處理階段PCNF/BG的微觀形貌觀察39
• 2.3.3 正硅酸乙酯的水解時間對PCNF/BG的微觀形貌影響39-41
• 2.3.4 不同致孔劑對PCNF/BG的影響41-46
• 2.3.5 不同含量PMMA的PCNF/BG的表征與研究46-56
• 2.4 本章小結(jié)56-58
• 第三章 PCNF/BG復(fù)合納米纖維膜的生物學(xué)性能研究58-82
• 3.1 引言58
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分58-62
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料和試劑58-59
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備59-60
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法與表征60-62
• 3.3 結(jié)果與討論62-81
• 3.3.1 PCNF/BG復(fù)合納米纖維膜的生物礦化性能研究62-71
• 3.3.2 PCNF/BG復(fù)合納米纖維膜的生物相容性和骨誘導(dǎo)性研究71-80
• 3.3.3 PCNF/BG復(fù)合納米纖維膜生物性能的機(jī)理模型圖80-81
• 3.4 本章小結(jié)81-82
• 第四章 結(jié)論82-83
• 參考文獻(xiàn)83-90
• 致謝90-91
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91-92
• 作者簡介92-93
• 導(dǎo)師簡介93-95
• 附件95-96

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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  本文關(guān)鍵詞：基于多孔結(jié)構(gòu)的生物玻璃摻雜碳納米纖維的制備及微觀形態(tài)演變與生物活性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：326004