纳米羟基磷灰石/壳聚糖电学相容生物复合材料的研究

论文摘要

本文以自然骨的组成和结构为模型,选择具有优异生物相容性和生物活性的纳米羟基磷灰石(HA)与壳聚糖(CS)复合体系为研究对象,分别采用原位沉析法和原位复合法制备具有类似自然骨生物电学特性的纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(TEM)分别研究了不同制备方法对纳米HA在CS基体中的结晶情况以及纳米HA粒子在CS基体中的分散性能的影响;并研究了不同HA含量对该复合材料力学性能和生物电学性能的影响;并以骨材料为参照物研究羟基磷灰石/壳聚糖复合材料的微结构与性能之间的相关规律。试验结果表明,原位复合法改善了纳米HA粒子在CS基体中的分散效果,HA的结晶度较低,且晶粒细小。随HA含量的增加,复合材料的弯曲强度先升高后降低,压缩强度非线性升高,模量的变化原位复合法较原位沉析法平缓,介电常数和压电常数都有一定程度的降低。当HA和CS质量比为0.1时,复合材料的弯曲强度和模量为75.9MPa和3.3GPa,压缩强度和模量为47.5MPa和2.2GPa,在1MHz频率下的介电常数为12,压电常数d33为9.0pC/N,接近自然骨的水平。由于其与自然骨的生物力学以及生物电学的相似性,该复合材料具有在硬组织修复方面潜在的用途。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 骨的成分结构和性质
• 1.1.1 骨的成分
• 1.1.2 骨的结构
• 1.1.3 骨的性质
• 1.2 骨替代生物材料的发展
• 1.2.1 初期阶段
• 1.2.2 生物活性和相容性阶段
• 1.2.3 力学相容性阶段
• 1.2.4 电学相容性阶段
• 1.3 羟基磷灰石的结构和性能
• 1.4 壳聚糖的结构和性能
• 1.5 羟基磷灰石/壳聚糖复合材料的研究进展
• 1.5.1 共混法制备HA/CS 复合材料
• 1.5.3 共沉淀制备HA/CS 复合材料
• 1.5.4 交替沉积法制备HA/CS 复合材料
• 1.5.5 SBF 矿化制备HA/CS 复合材料
• 1.5.6 原位沉析法制备HA/CS 复合材料
• 1.5.7 仿生制备HA/CS 复合材料
• 1.6 本文的主要研究目的和内容
• 1.6.1 研究对象
• 1.6.2 研究目的
• 1.6.3 研究内容
• 第二章 纳米HA/CS 复合材料的制备与性能测试
• 2.1 原位沉析法制备HA/CS 复合材料
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验步骤
• 2.1.3 原位沉析法制备HA/CS 的机理
• 2.1.4 检测与表征
• 2.2 原位复合法制备HA/CS 复合材料
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验步骤
• 2.2.3 原位复合法制备HA/CS 的机理
• 2.2.4 检测与表征
• 第三章 纳米HA/CS 复合材料的结果和分析
• 3.1 壳聚糖的特性粘度测试
• 3.1.1 测试原理
• 3.1.2 测试药品
• 3.1.3 测试步骤
• 3.1.4 结果与分析
• 3.2 原位沉析法制备HA/CS 复合材料
• 3.2.1 XRD 分析
• 3.2.2 纳米HA 的分散性
• 3.2.3 力学性能
• 3.3 原位复合法制备HA/CS 复合材料
• 3.3.1 XRD 分析
• 3.3.2 TEM 分析
• 3.3.3 力学性能
• 3.3.4 吸水率测定
• 第四章 纳米HA/CS 复合材料的电性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 测试样品的制备
• 4.2.2 性能测试
• 4.3 结果和分析
• 4.3.1 介电性能
• 4.3.2 压电性能
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文