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Ag/Cu/HAP及其复合材料的制备和结构性能表征

作　者: 王栋
导　师: 杨辉
学　校: 陕西科技大学
专　业: 生物化工
关键词: 羟基磷灰石银铜共沉淀法丝素蛋白细胞培养
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 44次
引　用: 2次
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内容摘要

羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)是构成骨和牙的主要无机质,其分子中的Ca2+可与含有羧基的氨基酸、蛋白质、有机酸等发生交换反应,因此HAP具有良好的骨传导性能和生物活性,能与骨组织形成牢固的骨性结合,促进骨骼生长,是公认的性能良好的骨修复替代材料。但是单一的HAP材料抗弯强度和抗压强度低,极大地限制了HAP作为人体骨骼替代物的应用范围和使用价值,为了提高材料的力学性能以及加快新骨的形成速度,必须引入其它物质,从而形成多种多样的HAP复合材料。HAP用作人体植入材料时,由于运动、摩擦和松动,其表面易引发感染,影响植入体的寿命,也给患者带来二次手术的痛苦和经济负担。目前解决植入体感染问题较多采用药物包埋植入骨或抗菌药物重组骨的方法,但这些方法都存在着不能高温灭菌、工艺复杂和长期疗效不理想等不足。本课题研究的目的就是合成掺杂抗菌性金属离子的纳米HAP复合材料,使其既具有良好的生物活性和生物相容性,又具有优良的抗抑菌性能和力学性能,提高其作为骨修复材料的综合性能。本文采用共沉淀法制备一种具有抗菌性能的复合材料——载银载铜羟基磷灰石(Ag/Cu/HAP),研究制备Ag/Cu/HAP的影响因素,并讨论Ag+和Cu2+对HAP晶体结构和性能的影响；试验制备了具有优良的抗抑菌性能和力学性能的复合材料——丝素蛋白(SF)和Ag/Cu/HAP的复合材料(SF/Ag/Cu/HAP),并研究影响其制备的因素；检测SF/Ag/Cu/HAP的力学性能,并分别通过自然落菌法和动物细胞培养实验观察其抗菌性和生物相容性。采用X一射线衍射、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱分析对得到的HAP复合粉体进行结构表征。结果表明：采用共沉淀法合成Ag/Cu/HAP晶体是可行的,Ag+和Cu2+的载入使Ag/Cu/HAP晶体形貌从针状变为片状,而且晶体尺寸比HAP的要小。反应温度、反应液浓度、pH值和加料顺序对Ag/Cu/HAP晶体的表面形态、结晶度和大小有较大影响,高温烧结使Ag/Cu/HAP晶体形貌由片状变为球状。利用摩尔比为1：2：8的CaCl2-C2H5OH-H2O三元体系作为溶剂可以对丝素纤维进行快速溶解,制得SF蛋白后可以采用共沉淀法一步合成SF/Ag/Cu/HAP晶体,其晶粒尺寸和晶体形貌受反应温度影响较大,HAP和SF的复合比影响HAP之间的交联程度,SF含量越高HAP间的交联度越大。Ag/Cu/HAP和SF/Ag/Cu/HAP均具有强抗菌性,SF/Ag/Cu/HAP复合材料还具有很高的抗压强度和良好的生物相容性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 前言  11-26
  1.1 生物医用材料简介  11-14
    1.1.1 生物医用材料定义  11
    1.1.2 生物医用材料分类  11-13
    1.1.3 生物医用材料主要研究方向  13-14
  1.2 羟基磷灰石及其制备技术  14-19
    1.2.1 羟基磷灰石的晶体结构  14-15
    1.2.2 HAP的制备方法  15-18
    1.2.3 HAP的应用进展  18-19
  1.3 金属离子掺杂HAP  19
    1.3.1 金属离子掺杂HAP的概念  19
    1.3.2 金属离子掺杂HAP的应用  19
  1.4 HAP复合生物材料  19-22
    1.4.1 HAP复合生物材料的概念  19-20
    1.4.2 HAP复合生物材料的分类及应用  20-22
  1.5 丝素蛋白复合生物材料  22-25
    1.5.1 丝素蛋白的结构和性能  22-23
    1.5.2 SF的应用  23-24
    1.5.3 SF复合生物材料在组织工程领域的应用  24-25
  1.6 本课题研究的目的和内容  25-26
    1.6.1 研究目的  25
    1.6.2 研究内容  25-26
2 Ag/Cu/HAP的合成  26-40
  2.1 实验试剂及仪器  26
    2.1.1 主要试剂  26
    2.1.2 主要仪器  26
  2.2 实验方法  26-30
    2.2.1 合成方案  26-27
    2.2.2 实验内容  27-29
    2.2.3 分析方法  29-30
  2.3 结果与讨论  30-39
    2.3.1 载Ag载Cu对HAP粉体结构的影响  30-32
    2.3.2 温度对Ag/Cu/HAP合成的影响  32-34
    2.3.3 反应液浓度对Ag/Cu/HAP合成的影响  34-35
    2.3.4 pH值对Ag/Cu/HAP合成的影响  35-36
    2.3.5 加料顺序对Ag/Cu/HAP合成的影响  36-38
    2.3.6 烧结对Ag/Cu/HAP晶体形貌的影响  38-39
  2.4 小结  39-40
3 SF/Ag/Cu/HAP的合成  40-53
  3.1 实验材料及仪器  40-41
    3.1.1 主要材料  40
    3.1.2 主要仪器  40-41
  3.2 实验方法  41-45
    3.2.1 蚕丝溶解  41-43
    3.2.2 SF/Ag/Cu/HAP的合成  43-45
    3.2.3 分析方法  45
  3.3 结果与讨论  45-52
    3.3.1 蚕丝溶解原理分析  45-46
    3.3.2 温度对SF/Ag/Cu/HAP合成的影响  46-48
    3.3.3 HAP和SF复合比对SF/Ag/Cu/HAP合成的影响  48-51
    3.3.4 pH值对SF/Ag/Cu/HAP合成的影响  51-52
  3.4 小结  52-53
4 Ag/Cu/HAP及其复合材料的性能表征  53-63
  4.1 实验材料及仪器  53-54
    4.1.1 主要材料  53
    4.1.2 主要仪器  53-54
  4.2 实验方法  54-59
    4.2.1 样品抗压强度的测定  54
    4.2.2 抗菌性检测  54
    4.2.3 生物活性检测  54-59
  4.3 结果与讨论  59-62
    4.3.1 SF/Ag/Cu/HAP复合材料的抗压强度  59-60
    4.3.2 复合材料的抗菌性  60
    4.3.3 复合材料的生物活性  60-62
  4.4 小结  62-63
5 结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-71
攻读学位期间发表的学位论文目录  71-72

Ag/Cu/HAP及其复合材料的制备和结构性能表征

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