明胶水凝胶调控羟基磷灰石晶体生长及钛表面仿生矿化的研究

【摘要】促进或加速缺损骨组织的修复效能是目前骨修复材料研究重点。在骨修复材料中,将羟基磷灰石与生物聚合物分子复合制备的有机-无机复合材料,能够结合生物聚合物与羟基磷灰石矿物的优点。但在以往的生物聚合物/羟基磷灰石复合材料的制备中,一般都将羟基磷灰石与聚合物溶液或者预聚液预先混合,这就导致大部分生物活性羟基磷灰石都被包埋在聚合物基质内部,在体外培养或者植入缺损部位早期无法与种子细胞有效接触。以仿生的角度,聚合物调控仿生矿化所制备的聚合物-羟基磷灰石复合材料在成分和结构上都类似于天然骨组织。本论文采用仿生矿化法,以明胶水凝胶为有机模板,利用其物化特性,调控羟基磷灰石在其表面和内部成核,生长,并研究其调控机理。在钛表面预先共价接枝明胶水凝胶作为矿化的有机模板,诱导羟基磷灰石晶体在其表面生长,制备矿化明胶复合生物活性涂层,即成分、结构等与骨组织更接近的仿生复合层,从而提高钛植入体表面的生物相容性。具体内容如下：1.明胶水凝胶调控羟基磷灰石晶体生长本文通过取代明胶侧链上的氨基基团而引入交联剂甲基丙烯酰胺,改变反应液中甲基丙烯酸酐的浓度,得到不同取代度的甲基丙烯酰胺改性明胶单体,在光引发剂的存在下经紫外光聚合获得明胶水凝胶。对比研究了不同交联剂含量(甲基丙烯酰胺取代度)明胶水凝胶分子在37℃恒温的改性模拟体液(mSBF)下,调控磷酸钙矿物,特别是羟基磷灰石矿化的能力。结果显示,阴离子型明胶基水凝胶含有大量的负电荷羧基基团,能作为有机模板诱导羟基磷灰石在其表面和内部沉积,且生成羟基磷灰石的组成及结构和天然羟基磷灰石相似。然而,相对于低取代度水凝胶,由于具有较低的溶液扩散能力和弱的负电性,高取代度水凝胶的表面上更不利于羟基磷灰石的形核和生长。力学性能测试表明矿化后的水凝胶比矿化前压缩强度和模量都有了显著提高,尤其是低取代度水凝胶。2.钛表面矿化明胶水凝胶复合涂层的制备本文通过在仿生矿化沉积制备矿化明胶涂层过程中,首先对钛基板先后采用碱热和硅烷化处理,在表面接枝端基为甲基丙烯酰胺的官能团,经光聚合在表面以共价键合的形式制备了甲基丙烯酰胺改性明胶水凝胶涂层,后在2倍仿生体液中矿化得到明胶水凝胶-羟基磷灰石复合生物活性涂层。运用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角测试仪等表征方法对钛试样在生物矿化前后的钙磷生物活性涂层的表面形貌、成分以及物相组成等进行了分析。研究结果表明：明胶水凝胶能诱导羟基磷灰石矿物在其表面沉积,并且获得的羟基磷灰石的成分和结构接近自然骨。溶液浸泡性能测试表明钛基板矿化明胶涂层有一定的稳定性,这可能是硅烷偶联剂作为“分子桥”起到了桥连作用。
【作者】周蕾；
【导师】谭帼馨；
【作者基本信息】广东工业大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】仿生矿化；明胶；羟基磷灰石；有机-无机复合材料；钛；

【参考文献】
[1]黄昌吉.隐私商业利用的利益冲突与平衡研究[D].华中师范大学,民商法学,2013,硕士.
[2]王万胜.外周血单个核细胞miR-27a-3p诊断胰腺癌的效能评价与MYOF在胰腺癌中的功能研究[D].复旦大学,影像医学与核医学,2013,博士.
[3]闫新民.冰雪清凉物细说各不同[J].世界标准信息.2005(05)
[4]于岽.甘井子区政府办公室导入质量管理体系研究[D].大连理工大学,工商管理,2004,硕士.
[5]谢敏.高温冻土动荷载直剪试验研究[D].北京交通大学,2014.
[6]金振华.加速发展组合机床为汽车工业大发展作贡献[J].组合机床与自动化加工技术.1989(01)
[7]昝启杰,王伯荪,王勇军,张军丽,廖文波,李鸣光.薇甘菊的危害与田野菟丝子的防除作用[J].植物生态学报,2003,06:822-828.
[8]王星元.基于战略导向的建筑公司绩效管理体系研究[D].华中师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[9]代婷.“两型社会”视野下城市圈（群）体育资源集约配置可持续发展研究[D].湖北大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[10]刘静.金属健康阈值及其理化性质和背景含量之间的关系研究[D].中国环境科学研究院,环境工程,2014,硕士.
[11]黄小忠.兽疫链球菌（Streptococcus zooepidemicus）发酵生产透明质酸工艺条件研究[D].南京农业大学,生物工程,2013,硕士.
[12]记者曾雯璐.多重利好送沪指重上2200点创业板继续大涨创反弹新高[N].上海证券报,2013-05-04005.
[13]霍聃.康熙乾隆南巡召试研究[D].苏州大学,专门史,2014,硕士.
[14]田璐.DF公司管理人员薪酬体系研究[D].内蒙古大学,工商管理,2013,硕士.
[15]张琼.小学教育生活的价值[D].华中科技大学,课程与教学论,2013,硕士.
[16]黄荣兵.RBF神经网络在Web挖掘中的应用研究[D].太原理工大学,计算机应用,2004,硕士.
[17]祁美丽.基于分布式压缩感知的WMSN多视角视频编码[D].华东交通大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[18]任志伟.面向数据驱动建模的数据预处理方法研究[D].河南科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[19]关世伟.梁式结构压电—电磁复合俘能技术研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[20]高立彬.中小规模工程项目质量提升研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[21]李亦琛.水性聚氨酯涂层材料及其性能研究[D].武汉理工大学,2014.
[22]张清态.基于蚁群算法的传递函数设计研究[D].东北大学,凝聚态物理,2010,硕士.
[23]汪恩华,贺振华,李庆忠.炸药激发子波信号的记录与研究[J].石油地球物理勘探,2001,03:352-363+382.
[24]程娟娟.澜沧江—湄公河国际航运突发事件应急管理能力建设探析[D].云南大学,行政管理,2012,硕士.
[25]王跃,余旭丰,刘芸芸,谢骁,程秀兰,黄少铭,王志民.石墨烯纳米孔的制备及λ-DNA穿孔初步研究[J].化学学报,2014,03:378-381.
[26]王绍华.石墨烯基复合水凝胶的制备及性能研究[D].安徽大学,2014.
[27]罗珉,何长见.组织间关系:界面规则与治理机制[J].中国工业经济,2006,05:87-95.
[28]周雄才.经直肠超声引导下13点前列腺穿剌活检术的回顾性分析[D].广州医科大学,外科学,2014,硕士.
[29]张伟,王再义,张立国,郭天永,王亮.基于冲击回波法的高炉炉衬厚度检测方法[J].冶金自动化,2014,06:56-59.
[30]崔晓利.含铋光催化剂的制备及其性能研究[D].曲阜师范大学,分析化学,2013,硕士.
[31]骆正清,杨善林.层次分析法中几种标度的比较[J].系统工程理论与实践,2004,09:51-60.
[32]王靓瑶.文本类型学视角的旅游文本汉英翻译研究[D].宁波大学,英语笔译（专业学位）,2014,硕士.
[33]林胜.工厂数据通讯系统的规划(上)[J].冶金自动化,1993,03:31-36+55.
[34]孟黎.引孔静压桩承载力特性研究[D].河北大学,岩土工程,2014,硕士.
[35]葛赢超.金贝：一个东南畲村的社会与文化[D].厦门大学,中国少数民族史,2014,硕士.
[36]王浩宇.伺服电机驱动结晶器非正弦振动装置的参数计算与模型仿真[D].燕山大学,机械设计及其理论,2013,硕士.
[37]姜玮.星载量子通信试验系统中的嵌入式软件设计与实现[D].宁波大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[38]何孝康.肛裂的中西医治疗研究进展[D].北京中医药大学,中医外科学,2014,硕士.
[39]张春梅.高校独立学院的发展、规范与创新[D].陕西师范大学,教育经济与管理,2004,硕士.
[40]张会娟.电价引导下电力产业链综合节能优化模型研究[D].华北电力大学,技术经济及管理,2014,博士.
[41]王梓桐.基于CAN总线的电动汽车控制系统的研究[D].浙江大学,2013.
[42]徐肖冰.美国政府债务的演进、风险与可持续性研究[D].辽宁大学,世界经济,2014,博士.
[43]樊治平,于春海,尤天慧.一种基于三角模糊数多指标信息的FCM聚类算法[J].控制与决策,2004,12:1407-1411.
[44]吴光伟,蔡臻欣.金融创新与银行核心竞争力[J].中国金融电脑,2004,09:59-63+74.
[45]唐烽.FMCW激光雷达中的光学仿真与研究[D].哈尔滨工业大学,仪器科学与技术,2013,硕士.
[46]李玮越.面向软件老化的Web应用系统分级再生策略研究[D].东北大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[47]于勇.沥青路面养护车开发[D].重庆交通大学,交通运输工程,2011,硕士.
[48]杨雄.膀胱全切—改良MainzⅡ尿流改道术180例多中心临床回顾总结[D].兰州大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[49]杨万精.基于离心模型试验的黄土公路隧道变形与围岩压力特征研究[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[50]陈胜交.绿色阻燃材料的催化成炭行为研究[D].湖南师范大学,应用化学,2014,硕士.