壳聚糖棒材的表面改性及其生物学评价

论文摘要

本文在原有工作的基础上,将壳聚糖棒材作为骨折内固定材料为应用目标,针对骨修复材料表面的特殊性、棒材在湿态环境下力学性能衰减过快以及熔融涂覆防水层大大延缓壳聚糖棒材的降解等一系列问题。本文通过分步法制备具有CS/HA复合外层的壳聚糖棒材改进棒材表面的疏水性;通过对自然界中存在的暂时性拒水植物叶进行仿生,通过溶剂法涂覆壳聚糖棒材以达到在湿态环境下在骨折愈合初期维持足够的力学强度同时又能适时降解;并对生物酯和壳聚糖棒材进行了生物学评价。1. 在原有的原位杂化法与间歇沉析法的基础上,提出一种新型羟基磷灰石涂层组装方法--分步法。制备出具有壳聚糖/羟基磷灰石复合涂层的壳聚糖棒材。通过与交替沉积法组装CS/HA涂层对比,对具有CS/HA涂层棒材进行了表面接触角、吸水率以及力学性能等测试。测试结果表明:具有CS/HA复合涂层的壳聚糖棒材能在保持一定的力学性能的情况下有效地增大棒材表明的接触角,但无法降低其吸水率。2. 通过对自然界中存在的暂时性拒水植物叶的拒水机理以及表面成分进行仿生,采用溶剂法在壳聚糖棒材表面涂覆生物酯防水层。生物酯的涂覆能有效地降低棒材表面接触角且能有效降低壳聚糖棒材的吸水率。对涂覆不同次数防水层后棒材的表面接触角及其吸水率进行评价;并通过湿态环境下三次涂覆后棒材的力学性能衰减速率的快慢对涂层拒水效果进行了评价。3. 对壳聚糖棒材和生物酯的细胞毒性以及壳聚糖棒材的角结膜刺激性和生物酯的溶血性进行了评价。结果表明:壳聚糖棒材无细胞毒性,无刺激性;生物酯无细胞毒性,不引起溶血反应,可以满足医用生物材料的应用要求。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 文献综述
• 1.1.1 润湿理论
• 1.1.1.1 接触角的定义
• 1.1.1.2 粗糙度对润湿的影响
• 1.1.1.3 异质表面对润湿的影响
• 1.1.1.4 滚动角的定义
• 1.1.2 材料的表面疏水化改性
• 1.1.2.1 材料的表面能降低
• 1.1.2.2 材料表面形貌的改变
• 1.1.3 生物材料的表面改性
• 1.1.3.1 表面形貌与生物相容性
• 1.1.3.2 生物医用材料的表面修饰
• 1.1.3.3 等离子体表面改性
• 1.1.3.4 离子注入表面改性
• 1.1.3.5 自组装单分子层
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 壳聚糖骨折内固定材料
• 1.2.2 轻基磷灰石生物材料的研究与应用
• 1.2.3 壳聚糖表面疏水改性
• 1.3 课题提出和研究思路
• 参考文献
• 第二章 壳聚糖棒材表面经基磷灰石涂层的组装
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原料与试剂
• 2.1.2 试验设备
• 2.1.3 样品制备
• 2.1.3.1 交替沉积法组装羟基磷灰石涂层
• 2.1.3.2 分步法组装壳聚糖/羟基磷灰石复合涂层
• 2.1.4 X射线衍射测试
• 2.1.5 FTIR测试
• 2.1.6 弯曲险能测试
• 2.1.7 相形态观察
• 2.1.8 X射线能谱分析
• 2.1.9 接触角测试
• 2.1.10 吸水率测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 交替沉积法组装羟基磷灰石涂层的机理
• 2.2.2 分步法制备壳聚糖/羟基磷灰石复合涂层的机理
• 2.2.3 HA结晶度的变化
• 2.2.4 X射线能谱分析
• 2.2.5 CS/HA的红外光谱分析
• 2.2.6 CS/HA复合涂层对棒材力学性能的影响
• 2.2.7 CS/HA复合涂层对棒材吸水率的影响
• 2.3 小结
• 参考文献
• 第三章 壳聚糖棒材表面生物酯防水涂层的制备
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原料与试剂
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 样品的制备
• 3.1.3.1 壳聚糖棒材的制备及涂覆前处理
• 3.1.3.2 生物酯溶液的制备
• 3.1.3.3 生物酯涂层的涂覆
• 3.1.3.3.1 溶剂法涂覆
• 3.1.3.3.2 熔融法涂覆
• 3.1.4 涂层表面形貌的观察
• 3.1.5 接触角测试
• 3.1.6 吸水率测试
• 3.1.7 生物酯涂覆后复合壳聚糖棒材力学性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 湿态环境下壳聚糖棒材的吸水膨胀率及其力学性能衰减
• 3.2.2 酰化、熔融涂覆壳聚糖棒表面疏水改性的缺陷
• 3.2.3 溶剂法涂覆壳聚糖棒材的表面拒水改性
• 3.2.3.1 溶剂法涂覆对棒材表面接触角与力学性能的影响
• 3.2.3.2 溶剂法涂覆对壳聚糖棒材吸水率的影响
• 3.2.3.3 溶剂法涂覆改性壳聚糖棒材的力学性能衰减
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 壳聚糖棒材及生物酯涂层的生物学初步评价
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 材料浸提液
• 4.1.3 壳聚糖棒材体外细胞毒性试验
• 4.1.4 生物酯体外细胞毒性试验
• 4.1.5 壳聚糖棒材浸提液眼结膜刺激试验
• 4.1.6 生物酯溶血试验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 体外细胞毒性试验结果
• 4.2.1.1 壳聚糖棒材细胞毒性评价结果
• 4.2.1.2 生物酯细胞毒性评价结果
• 4.2.2 壳聚糖棒材浸提液眼结膜刺激试验结果
• 4.2.3 生物酯溶血试验结果
• 4.3 小结
• 参考文献
• 附录1 细胞毒性试验评价标准
• 附录2 眼刺激试验评价标准
• 总结与建议
• 致谢