基于电纺纳米纤维的仿骨组织工程支架材料研究.pdf

东南大学
硕士学位论文
基于电纺纳米纤维的仿骨组织工程支架材料的研究
姓名:刘明
申请学位级别:硕士
专业:生物化工
指导教师:吕晓迎;张继中
20090601
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摘要分布不均也使得纳米纤维中局部缺少高分子材料和憾缺少纳米杆从而限制了复合纳米纤维薄膜毕业论文题目:基于电纺纳米纤维的仿骨组织工程支架材料的研究学校名称:东南大学导师姓名:吕晓迎教授张继中副教授在近二十年里骨组织工程支架材料由于在骨修复治疗应用的巨大潜力而成为全世界的一个热点研究领域。为此人们开发了多种骨组织工程支架材料的制备方法。但是如何解决骨组织工程支架材料要求的高孔隙率与高机械强度之间的矛盾仍然是一个棘手的问题。而在自然界,天然骨具有很高的孔隙率和力学强度,这是由于天然骨单元是由羟基磷灰石纳米杆与胶原蛋白纳米纤维复合组成的取向排列纤维构成。因此本论文的目的是通过将羟基磷灰石纳米杆引入取向电纺纳米纤维薄膜中模仿天然骨的结构从而制备出具有良好生物相容性和生物力学性能的骨组织工程支架材料。本论文在本研究小组前期工作基础上,,通过胶与标准羟基磷灰石红外图谱对比,证实了制备材料为羟基磷灰石。透射电镜表征结果表明反应温度为媸保票傅聂腔谆沂擅赘说某ざ为本为;反应温度为媸保票傅聂腔谆沂擅赘说某ざ为本为向排列,透射电镜表征表明大部分羟基磷灰石纳米杆分布在纳米纤维内部并且优先沿纳米纤维轴方向排列,羟基磷灰石纳米杆在纳米纤维中存在明显的团聚,且随着羟基磷灰石纳米杆含量的增加,本论文对所制备的电纺薄膜进行拉伸实验测试结果表明取向电纺薄膜沿平行纳米纤维轴方向的拉伸强度哂谖奕∠虻绶谋∧,而纳米纤维中羟基磷灰石纳米杆的尺寸对制备合纳米纤维薄膜的拉伸强度分别为..;复合纳米纤维薄能增强复合纳米纤维薄膜的拉伸强度和拉伸模量,这可能是由于细长纳米杆与聚乳酸高分子间作用力更强的原因。另外可以发现纳米纤维中羟基磷灰石纳米杆含量对复合纳米纤维薄膜拉伸强度的影响也很明显:,含%羟基磷灰石纳米杆的复合纳米纤维薄膜的拉伸强度是..ヴ腔谆沂擅赘的复合纳米纤维薄膜的拉伸强度是,含%羟基磷灰石纳米杆的复合纳米纤维薄膜的拉伸强度是..,这种结构和骨结构类似,从而羟基磷灰石纳米杆与聚乳酸分子能够形成较强的相互作用,因此可以有效提高复合纳米纤维薄膜的机械强度。当羟基磷灰石纳米杆的浓度增大但还没有出现过度的团聚时,复合纳米纤维薄膜的拉伸强度继续提高。而当复合纳米纤维薄膜中羟基磷灰石纳米杆的含量增至%时羟基磷灰石纳米杆团聚过于严重将降低其与高分子间的作用力从而降低整个复合材料的机械强度。而且羟基磷灰石纳米杆的硕士研究生姓名:刘明体金参考体系制备了不同尺寸的和分散性改进的羟基磷灰石纳米杆。通过所制各样品红外表征结果为℃时,,扫描电镜表征分析表明制备的纳米纤维比较均匀。偏振红外结果表明聚乳酸分子链和羟基磷灰石优先沿平行纳米纤维轴方团聚进一步加重。的复合纳米纤维薄膜的拉伸强度有显著影响:通过将在反应温度分别为℃::℃:珼:.℃:,:轮聘的不同尺寸的羟基磷灰石纳米杆引入纳米纤维中制备的复合纳米纤维薄膜的拉伸实验结果发现:复膜的拉伸模量分别为.,和。这说明细长的纳米杆更,
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更高的比表面积增大了蛋白的吸附。另外发现隖的比值和隝的比值用纳米纤维片段细化并因此影响复合纳米纤维薄膜的整体机械强度。这些会在高含量纳米杆的复本论文对制备的电纺薄膜进行了蛋白质吸附实验和细胞培养实验从而研本论文对制各的电纺薄整体机械强度的提高,此外,由于纳米杆团聚及分布不均还会导致纳米纤维的严重变形即部分合纳米纤维薄膜中显现其效果。而且由于在所有复合纳米纤维薄膜中纳米杆分布不均并且团聚都较为明显,因此纳米杆的增强作用还不是十分突出。这表明通过降低团聚及提高分布均匀性人们还将能够迸一步有效提高复合纳米纤维薄膜的整体机械强度。膜进行了蛋白质吸附实验和细胞培养实验从而研究电纺薄膜的生物相容性。通过紫外法,红外法对所制备的电纺薄膜进行蛋白吸附实验,,电纺薄膜对于免疫球蛋白椎鞍,纤维蛋白三种蛋白的吸附量均增大。蛋白吸附实验结果与电纺薄膜的接触角实验结果相符合:随着纤维直径的降低,电纺薄膜的接触角增大。对于纤维直径更小的薄膜,表面能的影响和于评价材料的凝血性能嫦宋本兜慕档投龃蟆6鳵和脑龃蠡岣纳撇牧系难R合嗳菪裕因此我们可