纳米片状羟基磷灰石/氧化石墨烯/海藻酸钠复合支架的制备及性能研究

摘要

组织工程的三大要素包括种子细胞、支架材料和生长因子三大要素，其中，支架材料的性能决定了组织工程的成败。海藻酸钠（SA）是一种天然的多聚糖，可与Ca2+离子交联形成水凝胶，具有良好的生物相容性，在组织工程领域有重要应用。但是SA作为组织工程支架还存在缺陷，纯SA支架力学性能差，生物活性不高，骨诱导能力不强，故必须将SA支架与其他材料复合，以制备出性能优异的SA基支架材料。
　　为了提高 SA支架的力学性能，本课题采用冷冻干燥法制备了氧化石墨烯（GO）/SA复合支架，并采用SEM、XRD、FTIR和TG对复合支架的形貌、物理、化学性质和热学性能进行了表征，并对其进行孔隙率、含水率、力学性能和生物相容性等进行了表征。研究发现， GO/SA复合支架不仅能具有三维网络结构，而且具有高的孔隙率和含水率，其热性能和力学性能都显著提高。生物相容性测试表明，人类骨肉瘤细胞（MG-63）可以在复合支架上增殖生长，复合材料呈现出有良好的生物相容性。
　　为了提高 SA支架的生物活性，本课题采用冷冻干燥法制备了羟基磷灰石（HAp）/SA复合支架。由于纳米 HAp容易团聚，与有机物的结合力差，因此首先采用氨基葡萄糖（GlcN）对HAp进行了表面修饰，获得了纳米片状GHAp，测试结果表明，GlcN成功接枝于HAp表面，提高了 HAp的生物活性，有利于细胞增殖生长。在此基础上，采用冷冻干燥法分别制备了 GHAp/SA和GO/GHAp/SA复合支架，并采用SEM、XRD、FTIR和TG对分别对两种复合支架的形貌、物理、化学性质和热学性质进行了表征，同时对其孔隙率、含水率、力学性能和生物相容性等进行了表征。研究表明，GHAp/SA和GO/GHAp/SA复合支架具有三维网络结构，高的孔隙率和含水率，良好的热性能和力学性能，为其进一步应用奠定了基础。生物相容性测试表明，GHAp促进MG-63细胞在复合支架上的增殖，支架的生物活性显著提高。
　　与GO/SA和GHAp/SA二元复合支架相比，GO/GHAp/SA三元复合支架的力学性能和生物相容性更加优越，这是由于三元复合支架有效结合了 GHAp高的生物活性和GO高的力学性能。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2组织工程及组织工程支架材料

1.3海藻酸钠

1.4羟基磷灰石

1.5氧化石墨烯

1.6课题背景内容、意义

第二章 氧化石墨烯/海藻酸钠复合支架材料的制备与表征

2.1引言

2.2实验材料及方法

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 氨基葡萄糖改性羟基磷灰石/海藻酸钠复合支架材料的制备与表征

3.1引言

3.2实验材料及方法

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 氧化石墨烯/羟基磷灰石/海藻酸钠三元复合支架材料的制备与与表征

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与实验讨论

4.4本章小结

第五章 全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢