学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

羟基磷灰石的制备及羟基磷灰石/壳聚糖复合物性能研究

作　者: 许超
导　师: 罗胜联；何德良
学　校: 湖南大学
专　业: 应用化学
关键词: 羟基磷灰石壳聚糖电沉积碱处理矿化蛋白质吸附压电阻抗技术
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 314次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

羟基磷灰石(hydroxyapatite,简称HA)是自然骨无机成分的主要部分,具有良好的生物相容性和生物活性,以及骨传导性。但是纯HA力学性能较差,强度较低,难以承受负荷或冲击,因而限制了其在人体重骨组织修复的应用。为了解决这个问题,提高HA的力学性能来满足材料成型要求,使其在临床上有更广泛的应用,本论文把HA与壳聚糖(chitosan,CS)结合制备成复合材料并对其性能作了初步的探讨。(1)电沉积法制备HA的研究。首先在压电石英晶振(Piezoelectric quartz crystal,简称PQC)表面电沉积制备磷酸钙盐。同时采用电化学石英晶体微天平(EQCM)监测不同电流密度下电沉积过程,结果表明:晶体表面沉积的膜层质量和表面致密程度受电流密度的影响,并且确定了最适合的电流密度为0.6mA/cm2。随后采用压电石英阻抗技术(Piezoelectric quartz crystal impedance,PQCI)在线检测电沉积产物磷酸钙盐在0.1mol.l-1氢氧化钠溶液中的碱处理过程。分析表明,HA的最终形成包括3个过程,酸性磷酸钙盐的溶解,相转换过程,以及HA的最终形成。并运用非线性回归方法获得静态电容(Cs)曲线的拟合方程,求得相应的参数。最后,采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和X-射线衍射(XRD)对碱处理3个阶段中晶体微观形貌、组成和结构的变化进行进一步分析。(2)羟基磷灰石/壳聚糖复合材料(HA/CS)在模拟体液中矿化行为的研究。采用PQCI在线监测不同质量配比复合材料的矿化过程,结果表明:HA/CS在模拟体液中的矿化过程导致石英晶体传感器频率显著降低,当复合材料中HA与CS的质量配比为6:4时,矿化能力最强。PQCI实时在线监测所得的频率(f)、动态电阻(Rm)、动态电感(Lm)、动态电容(Cm)和静态电容(Cs)等参数的变化可用于评价矿化过程中HA/CS复合材料的微观变化。根据矿化过程中频率与动态电阻的变化可将HA/CS在模拟体液中的矿化过程分成3个阶段,并获得各阶段的动力学方程。此研究方法为骨组织工程材料的制备提供一种新的实时监测技术。同时采用电化学阻抗法(EIS)和循环伏安法(CV)法研究膜层矿化前后的变化,应用FTIR以及SEM对矿化过程中膜层的组成和形貌进行表征。(3)人血清白蛋白(HSA)和卵清白蛋白(OVA)在HA/CS复合材料上吸附行为的研究。采用PQCI法对两种蛋白质吸附过程进行在线检测,分析参数Δf、ΔRm的变化趋势,并分别对其进行线性拟合。结果发现HSA吸附过程分两个阶段:首先是HSA在材料上的吸附,然后是吸附在材料表面的HSA进一步重排,并且吸附速度大于重排的速度。而OVA仅仅吸附在材料表面没有重排过程。同时拟合值分析表明:HSA在复合材料表面吸附的量比OVA吸附的量多;吸附了HSA的膜层比吸附了OVA膜层致密度更好。采用FTIR表征复合材料HA/CS吸附蛋白质前后的组成变化。通过EIS和CV研究人血清白蛋白吸附前后的膜层阻抗变化,证实材料表面蛋白质的吸附行为。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-26
  1.1 硬组织替代材料的研究进展  11-12
  1.2 羟基磷灰石  12-17
    1.2.1 羟基磷灰石的物理化学性质以及晶体结构  12-14
    1.2.2 羟基磷灰石生物性能  14-15
    1.2.3 纳米羟基磷灰石制备方法  15-17
  1.3 复合材料羟基磷灰石/壳聚糖(HA/CS)  17-20
    1.3.1 复合材料 HA/CS 的提出  17-18
    1.3.2 壳聚糖  18-19
    1.3.3 复合材料研究进展  19-20
  1.4 骨组织矿化  20-21
  1.5 蛋白质吸附机制  21-22
  1.6 研究方法  22-24
    1.6.1 压电石英晶体阻抗技术  22-23
    1.6.2 电化学交流阻抗方法  23-24
    1.6.3 循环伏安法  24
  1.7 选题背景和本文构想  24-26
第2章电沉积制备羟基磷灰石以及碱处理动力学研究  26-35
  2.1 前言  26-27
  2.2 实验部分  27-28
    2.2.1 试验药品  27
    2.2.2 实验仪器  27
    2.2.3 试验方法  27-28
  2.3 结果与讨论  28-34
    2.3.1 电沉积  28-30
    2.3.2 碱浸过程 PQCI 分析  30-32
    2.3.3 碱处理过程中扫描电镜分析  32
    2.3.4 碱处理过程中红外表征  32-33
    2.3.5 碱处理过程中 X-射线衍射分析  33-34
  2.4 结论  34-35
第3章羟基磷灰石/壳聚糖在模拟体液中矿化研究  35-46
  3.1 前言  35
  3.2 实验部分  35-38
    3.2.1 试验药品  35-36
    3.2.2 实验仪器  36-37
    3.2.3 实验方法  37-38
  3.3 结果与讨论  38-45
    3.3.1 不同配比时 HA/CS 复合材料的频率响应  38-39
    3.3.2 HA/CS 复合材料矿化过程 PQCI 监测  39-41
    3.3.3 电化学阻抗分析  41-42
    3.3.4 循环伏安分析  42
    3.3.5 扫描电镜表征材料矿化不同阶段的形貌  42-44
    3.3.6 红外光谱分析  44
    3.3.7 动力学研究  44-45
  3.4 结论  45-46
第4章羟基磷灰石/壳聚糖对蛋白质的吸附研究  46-55
  4.1 前言  46-47
  4.2 实验部分  47-49
    4.2.1 实验药品  47
    4.2.2 实验仪器  47-48
    4.2.3 试验方法  48-49
  4.3 结果与讨论  49-53
    4.3.1 压电石英阻抗分析  49-51
    4.3.2 循环伏安和电化学阻抗谱的分析  51-53
    4.3.3 红外光谱分析  53
  4.4 小结  53-55
结论  55-57
参考文献  57-67
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  67-68
致谢  68

羟基磷灰石的制备及羟基磷灰石/壳聚糖复合物性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文