仿生碳酸鈣納米復合材料的可控構(gòu)筑及生物相容性研究.pdf

1、由于嚴重外傷、腫瘤切除、骨感染、老年骨質(zhì)疏松和先天性缺陷等問題日益嚴重，其造成的骨骼損傷和骨質(zhì)流失現(xiàn)象已成為現(xiàn)實生活中主要的健康問題，極大地影響人們的生存能力和生活質(zhì)量;隨著骨組織修復、脊柱融合、人工假體置換等臨床手術(shù)對骨移植材料需求量的激增，使自體骨和異體骨移植的骨源顯得非常緊張，傳統(tǒng)的高分子和金屬合金骨替代材料又存在難降解和易分解出有毒物質(zhì)的情況，已不再滿足人們心理和生活質(zhì)量的需要。因此，通過人工合成的手段制備出具有生物活性和生物兼

2、容性，且能滿足臨床骨修復和骨替代所需要的材料以成為社會的共識。隨著材料學與生物學，組織工程學的結(jié)合，人們發(fā)現(xiàn)仿生礦化方法制備的復合材料不但形貌多樣化，同時又能兼顧傳統(tǒng)材料的優(yōu)勢，更適合作為骨組織替代和修復材料應用到實際生活中去。
　　基于以上認識，本文的主要內(nèi)容如下:
　　1.通過電化學方法合成出殼聚糖-碳酸鈣礦化復合物。在該實驗中我們充分詮釋了仿生的理論，通過改變前驅(qū)物的濃度、沉積電位，沉積時間等實驗參數(shù)，我們得到了納米線

3、，納米片，不規(guī)則的簇狀物和均勻的簇狀聚集體等一系列形貌多樣性的殼聚糖復合物。從而實現(xiàn)了殼聚糖-碳酸鈣納米結(jié)構(gòu)的形貌可控。又因為該納米殼聚糖-碳酸鈣礦化復合物很好的利用了殼聚糖和碳酸鈣良好的生物相容性，生物活性，及其多樣性，為我們制備能滿足不同需要的生物材料提供了很好的參考。
　　2.著重研究了碳材料（功能化的碳納米管、單層石墨烯等）對無機礦化物生長的調(diào)控機制:通過電化學的方法在羧基化的碳納米管的表面完成了納米碳酸鈣沉積，合成出碳納

4、米管-碳酸鈣的納米復合物。這種方法簡單，便捷，形貌可控;通過適當改進水相合成法，成功制備出石墨烯-碳酸鈣復合納米材料。通過TEM表征，我們觀察到納米級的碳酸鈣均勻的鑲嵌在石墨烯層的表面。體外細胞培養(yǎng)實驗結(jié)果表明:這兩種材料均具有很好的生物活性，能促進細胞的貼壁和生長。
　　3.我們采用了簡單，易控的一步電化學沉積的方法成功制備出三維網(wǎng)絡(luò)狀碳酸鈣-殼聚糖納米復合材料（CaCO3-chiNFs）。實驗結(jié)果表明殼聚糖在復合材料形成過程中

5、扮演結(jié)構(gòu)誘導的角色。網(wǎng)絡(luò)狀碳酸鈣-殼聚糖納米復合材料的表面均勻的分布著平均粒徑～25nm左右的納米顆粒，顆粒之間相互交聯(lián)，共同組成了網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。我們對CaCO3-chiNFs的生物活性進行了研究，通過對MC3T3細胞在復合材料表面的生長狀態(tài)和相應的MTT測試，結(jié)果顯示CaCO3-chiNFs具有良好的生物相容性。其疏松的三維結(jié)構(gòu)，相互交聯(lián)的空隙，較大的比表面積和良好的機械性能，為細胞的粘附、鋪展提供了一個良好的界面。實驗結(jié)果也表明電化學