纳米非计量磷灰石/聚合物复合支架的制备和性能研究

采用快速成形法制备了孔径和孔隙率可控、大孔互相贯通的纳米缺钙羟基磷灰石(cd-HA)与聚己内酯(PCL)复合材料多孔支架,并对复合支架的微结构进行了表征.通过细胞培养和体内动物实验研究了该支架的生物学性能.结果表明:复合材料的亲水性和细胞粘附率随磷灰石含量增加而提高;成骨细胞在复合支架上的增殖明显高于纯PCL;μ-CT和组织学分析结果显示,新骨在支架的表面形成并长入其中.相互贯通的多孔支架促进了细胞的增殖和新骨长入支架内部.cd-HA/PCL复合材料支架具有很好的生物相容性,在组织工程领域中有潜在的应用前景.     

羧甲基壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合支架材料的制备及生物安全性

为了探讨羧甲基壳聚糖/纳米羟基磷灰石(CMCTS/n-HA)复合支架材料的制备及其生物安全性,采用化学沉淀法合成了纳米羟基磷灰石粉体（n-HA）; 以无水乙醇为沥滤剂,以16.7% (质量分数)的柠檬酸水溶液作粘接剂, 通过粒子沥滤法制备CMCTS/n-HA多孔复合材料。对其孔隙率及抗压强度进行测试,并将其植入大白兔骨缺损处观察组织学变化并进行肝肾功能检测。CMCTS/n-HA复合多孔材料的孔隙率接近75％,孔隙尺寸分布约从几微米到600 μm,并且孔隙之间相互贯通,其抗压强度可达21 MPa以上,植入大白兔骨缺损处未见引起骨组织明显的炎症反应及骨坏死, 肝肾功能检测未发现有肝肾毒性。CMCTS/n-HA可以满足骨组织工程支架的基本要求。      

浆料粘度对纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合支架孔结构与力学性能的影响

浆料粘度是热诱导相分离法制备支架材料的关键因素,采用不同粘度的纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合浆料制备了相应的n-HA/PA66多孔支架,并对不同粘度浆料制备支架材料的泡孔结构和力学性能等进行了对比研究。结果表明,浆料粘度对n-HA/PA66复合多孔支架的孔径、孔径分布、孔隙率、开孔率、力学强度等性能有显著的影响。随着浆料粘度的增大,制备支架的孔径、孔隙率、开孔率逐渐减小,而力学强度却逐渐增大。当浆料粘度为330Pa.s时,制备出的n-HA/PA66复合多孔支架综合性能最好,其孔径主要分布在200～500μm,平均孔径(324±67.1)μm,孔隙率为(75±1.6)%,开孔率为(59±2.5)%,抗压强度为(2.12±0.90)MPa,能够较好地满足骨组织工程支架材料对孔径、孔隙率和力学性能的要求。     

纳米羟基磷灰石／聚己内酯-壳聚糖复合多孔支架材料的制备与表征

结合纳米羟基磷灰石(n-HA)和聚合物的优点,采用溶液共混相分离制备出聚己内酯(PCL)-壳聚糖(CS)多孔支架材料,并采用离心注浆填充新方法对支架材料进行增强,制备复合多孔支架材料。用扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析、孔隙率和抗压强度对材料进行了表征。结果表明复合材料具有良好的界面结合;孔隙率分析表明材料具有60%~80%的孔隙率,符合骨组织工程对支架材料的要求;力学性能测试表明材料的压缩强度得到大幅度提高。     

多孔 n2 HA/ PA26复合材料的制备及性能

采用注塑方法制备了多孔纳米磷灰石/聚酰胺26 (n2 HA/ PA26) 复合材料 , 采用 SEM、XRD、IR、 力学性能测试考察了多孔材料的性能。结果发现 : 多孔纳米磷灰石/聚酰胺26复合材料的孔隙分布均匀 , 贯通性良好 , 孔的尺寸约为 100～700μm , 平均孔径约 300～500μm , 大孔壁上有丰富的微孔 ; 所得多孔复合材料的孔隙率可控 , 总孔隙率最高可达 881 6 %; 多孔材料的总孔隙率降低 , 则开孔率随之降低 ; 多孔纳米磷灰石/聚酰胺26 复合材料的抗压强度为 1. 1～15. 6 MPa , 压缩模量为 0. 4～1. 4 GPa ; 在总孔隙率相近的条件下 , 多孔材料的抗压强度随 n2 HA质量分数增加而升高; 发泡剂和发泡过程对组成纳米磷灰石/聚酰胺26复合材料的两组元材料的性质和结构无影响。这种多孔材料可望作为人体非承重部位的植入骨修复体和组织工程支架使用。     

多孔n-HA/CS/PA66三元复合支架材料的制备及性能

采用常压共混复合法制备了纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚酰胺66(n-HA/CS/PA 66)三元复合材料,并以乙醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠混合物为致孔剂的粒子沥滤法制备了n-HA/CS/PA 66三元复合多孔支架材料,用燃烧试验、IR、XRD、SEM、孔隙率及力学性能测试等手段对其进行了表征。结果表明,n-HA在复合材料中分布均匀且呈弱结晶状态,复合前后三组分的化学组成未发生显著变化,但三相间两两均发生了相互作用。在制备n-HA/CS/PA 66多孔材料时,加入少量的聚乙烯吡咯烷酮可使该多孔材料孔隙率更高,孔的贯通性更好。     

新型可降解钙磷骨水泥多孔支架研究

采用一种特殊的方法制备了孔径、孔隙率和孔形状可控的多孔羟基磷灰石骨水泥支架. 材料的抗压强度可达4MPa, 孔隙率可达70%, 孔与孔之间互相贯通, 大孔壁富含微孔. 细胞在材料表面黏附铺展且增殖良好, 体外模拟实验显示材料的降解速度随孔隙率的增加和Ca/P比的降低而加快, 多孔支架有优良的生物降解性和生物相容性. 该材料可用于修复骨组织缺损和作为支架材料用于组织工程.     

孔结构渐变聚己内酯/羟基磷灰石仿生骨材料

为获得具有类似人骨的渐变孔结构、力学性能良好的羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/聚己内酯(polycaprolactone,PCL)仿生骨材料,采用水热法制备了HA粉末,通过溶剂共混法将其与PCL复合,并采用浇铸/NaCl微粒浸出法制备了多孔状HA/PCL复合材料.通过控制造孔剂NaCl的粒径和用量得到了不同孔径、不同孔隙率的HA/PCL复合材料及具有渐变孔结构的HA/PCL复合材料.利用光学显微镜观察了其孔结构,结果为孔径在100～300μm,最大孔隙率达到80%.同时研究了它们在人体体温附近(37±5)℃的力学性能,结果表明渐变孔结构的HA/PCL复合材料的力学性能较单一孔结构的HA/PCL复合材料有了很大的提高.通过梯度造孔不仅可获得与人骨极为类似的多孔仿生材料,同时还可大幅提高多孔材料的力学性能.     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺多孔支架材料的制备及其结晶行为研究

以NaCl为致孔剂,采用粒子沥滤-相转移法制备了纳米羟基磷灰石/聚酰胺6(n-HA/PA6)多孔支架材料,用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),示差扫描量热仪(DSC)等对其进行表征.结果表明,用该方法制备的多孔支架孔径分布在50～300μm,孔隙率约为77%,孔与孔之间的贯通性良好.用粒子沥滤-相转移法制备的支架中PA6的晶胞体积较制备前有所增大,同时其结晶度也有增加.研究表明,NaCl粒子的存在促进了PA6聚合物晶体的生长.在制备成支架后,n-HA/PA6复合材料中PA6仍为混晶型高聚物,其晶型部分发生了转变,由制备前α晶型占多数变成了制备后γ晶型占多数.支架的制备过程使PA6更容易结晶,但结晶总速率在制备支架前后均没有太大改变.     

羟基磷灰石的表面改性及其对聚乳酸基多孔支架性能的影响

分别采用柠檬酸和硬脂酸对纳米羟基磷灰石（n-HA）进行表面处理,并利用TGA、FTIR、XPS等研究了不同改性剂的改性效果,发现柠檬酸和硬脂酸能够成功接枝在n-HA表面,但硬脂酸的接枝率更高。将柠檬酸改性的n-HA与聚乳酸（PLA）共混制备复合材料,通过SEM观察发现,制备的n-HA/PLA复合材料在n-HA粉体添加量不超过20wt%时,经处理后的n-HA粉体在基体中分散均匀,两相界面处结合紧密。同时研究了n-HA/PLA复合材料制备多孔骨支架的3D打印成型工艺,并测试了其力学性能,结果表明,采用熔融沉积3D打印技术制备的支架有良好的压缩模量,但达到10%形变时所承受的压缩强度与PLA相比仍然有一定差距。     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖-羧甲基纤维素复合支架材料的研究

用冷冻干燥法制备了不同比例的纳米羟基磷灰石/壳聚糖-羧甲基纤维素(n-HA/CS-CMC)无机/有机复合多孔支架材料, 并探讨了其复合机理及无机组分n-HA对复合支架的结构形貌、力学性能、体外降解性能的影响. 结果表明, 其复合支架主要是通过无机组分n-HA均匀分散充填在CS-CMC聚电解质有机网络结构中形成的, 且三组分间有较强的化学键合. 无机组分n-HA的加入使孔结构变得不规则, 孔隙率略有减小, 使复合支架的抗压缩强度提高, 并且可使其体外降解速度减慢. 无机组分n-HA含量为40\%复合支架材料的性能最佳, 有望用作骨组织工程支架材料.     

纳米羟基磷灰石／丝素蛋白多孔支架材料的制备和表征

采用硝酸钙-丝素蛋白溶液与磷酸钠反应仿生合成纳米羟基磷灰石/丝素蛋白(n-HA/SF)复合材料,并以NaHCO3和NaCl为致孔剂制备了多孔复合支架材料,采用TEM、IR、SEM和EDX对其进行了表征.结果表明,复合材料中HA的粒径在20～50nm之间,是一种CO2-3部分替代型弱结晶类骨针晶,在形貌和尺寸等方面类似于人体骨磷灰石晶体;HA和SF两相间存在强烈的键合作用,复合支架材料呈高度多孔结构,孔壁上富含微孔,孔隙间贯通性高.EDX分析结果表明,HA在有机基体中分布均匀,钙磷元素比为1.66,当复合材料和致孔剂的比例为1:0.5时,其抗压强度可达20.23MPa.     

多孔聚己内酯-壳聚糖复合支架材料的制备与表征

目的在于将壳聚糖(CS)和聚己内酯(PCL)二者的优点结合起来制备出多孔PCL-CS多孔复合支架材料,利用复合材料改善壳聚糖组分成型能力差、力学强度不高的缺点.制备方法是把壳聚糖和聚己内酯的混合溶液导入NaOH溶液中,适当速度搅拌.研究了不同含量样品的微结构、力学强度和孔隙率.结果表明:两种组分相互间混合很均匀,没有相分离发生,材料的孔隙来源有两个层次.材料的孔隙率随壳聚糖含量的增加而增加,抗压强度随之递减.     

纳米HA/PU复合材料的力学性能和热性能

以4 , 4′-亚甲基二环己基二异氰酸酯( H₁₂MDI) 、聚乙二醇、蓖麻油、1 , 4-丁二醇和具有生物活性的纳米羟基磷灰石(n-HA) 为原料, 采用预聚法制备了纳米羟基磷灰石/ 聚氨酯( HA/PU) 复合材料, 并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明: 复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随n-HA 含量的增加而提高。当n-HA 的质量百分数为30 %时, 复合材料的综合力学性能达到最佳, 与纯PU 相比, 拉伸强度和断裂伸长率分别提高了186 %和107 %。动态力学分析得出复合材料的储能模量随n-HA 质量百分含量的增加而显著上升。TGA 试验表明HA/PU 纳米复合材料的热稳定性能随n2 HA 的添加得到改善, 而DSC 分析显示n-HA 的加入在一定程度上降低了PU 软段的结晶度。这些结果均表明该n-HA/PU 是一种有应用前景的组织工程材料。      

超临界CO2中制备聚乳酸/羟基磷灰石复合支架材料

利用盐析/超临界CO2复合方法制备了一系列的PDLLA/HA三维多孔支架材料.利用这种方法可以避免使用有机溶剂、较高温度和降低常规气体发泡法所需的较长时间.制备的三维多孔支架的孔隙率最高达91%,孔与孔之间相互连通,孔分布均匀,孔径大小为100～300μm,抗压强度明显增加.详细研究了CO2压力、温度、浸润时间以及致孔剂含量等条件的变化对复合材料形貌和孔隙率的影响.     

多孔ZnO/羟基磷灰石生物复合材料的制备与性能

利用放电等离子烧结技术制备多孔ZnO/羟基磷灰石（HA）生物复合材料,研究不同纳米ZnO含量对ZnO/HA复合材料微观结构、孔隙特征、力学性能、矿化和降解性能的影响。结果表明:烧结后ZnO/HA复合材料主要由HA相和ZnO相组成;随着ZnO含量提高,多孔ZnO/HA复合材料孔隙率缓慢增大,抗压强度略有减小,弹性模量变化不大;多孔ZnO/HA复合材料的孔隙率>40%,孔径在50～500 μm之间,抗压强度>148 MPa,弹性模量为6.5 GPa左右,能够满足骨修复材料的要求;模拟人工体液中矿化和降解实验表明,多孔ZnO/HA复合材料浸泡7天后表面开始形成大量类骨磷灰石层,且随着ZnO含量增加,磷灰石形成能力明显增强而降解速率加快。      

载微球纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合多孔支架的制备与表征

首先通过乳化法合成海藻酸钠/壳聚糖(ALG/CS)复合微球,然后将其与纳米羟基磷灰石/壳聚糖H(n-HA/CS)复合材料混合均匀,用气体发泡法制备了载微球复合组织工程支架.并用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(IR)以及转靶X射线仪(XRD)等方法对该载微球多孔支架进行分析和表征.结果表明:n-HA/CS复合材料中无机相均匀分散在连续有机基质中,复合前后两组分均未发生明显变化;制备的载微球多孔支架中孔隙分布均匀,孔间贯通性良好,孔隙率较高;而其中的微球均呈球状,直径分布在150～350μm之间;微球表面粗糙且有大量微孔,载药后将利于药物的释放;微球在整个支架中分布均匀,而且与n-HA/CS基体材料间亲和性较高.本研究将为骨或软骨缺损提供一种性能优良且具有药物缓释功能的组织工程支架.     

Ti-C含量对多孔TiC/FeAl复合材料孔型结构和力学性能的影响

以尿素为造孔剂,利用自蔓延高温合成技术制备了多孔TiC/FeAl复合材料,主要考察了Ti-C含量（质量分数为15wt%~35wt%）对多孔TiC/FeAl复合材料孔型结构和压缩性能的影响。当Ti-C含量不高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料由毫米孔和孔壁微孔组成规则的复合孔型结构。相互连通的毫米孔产生于尿素颗粒的挥发和液相迁移;微孔尺寸为10~50 μm,产生于Fe-Al-Ti-C粉末的自蔓延过程,孔径随Ti-C含量的增加而增大。通过调整尿素的体积分数,多孔TiC/FeAl复合材料的孔隙率可控制在56.64%~85.35%。当Ti-C含量不高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料的抗压强度随Ti-C含量的增加而增大。当Ti-C含量高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料壁面微孔形状很不规则,且抗压强度下降。孔隙率约为64.3%时,多孔Fe-Al金属间化合物和TiC/FeAl复合材料（Ti-C含量为25wt%）的抗压强度分别为20.03 MPa和66.68 MPa,对应的应变值分别为4.77%和8.21%。另外,多孔TiC/FeAl复合材料的压缩性能可用Gibson-Ashby模型来解释。     

纳米羟基磷灰石/聚合物多孔复合支架材料

为提高骨组织工程支架材料的力学性能,改善其生物活性,综合天然与合成高分子的优点,采用溶液共混相分离法制备出聚己内酯(PCL)-壳聚糖(CS)多孔支架材料, 并进一步采用离心注浆法填充具有生物活性的纳米羟基磷灰石(HA)-聚乙烯醇(PVA)复合浆料, 制备了n-HA-PVA/PCL-CS复合多孔支架材料, 改善了PCL-CS支架材料力学性能。采用扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析、孔隙率和抗压强度试验对材料进行了表征。结果表明, PCL-CS支架材料的内部具有蜂窝状的相互贯通的孔隙结构,孔隙率可以达到60%～80%。CS含量越大,孔隙率越大,而抗压强度越小。填充后的n-HA-PVA/PCL-CS复合多孔支架材料,孔隙率有所下降,但仍大于60%,而其弹性模量可提高至25.71 MPa。      

浸没凝胶相分离法制备聚己内酯多孔支架

为了制备结构和性能满足骨组织工程支架要求的聚己内酯(PCL)多孔支架材料,采用浸没凝胶相分离法,以冰醋酸和丙酮为混合溶剂,水为凝固剂,壳聚糖(CS)颗粒为添加剂制得一系列PCL多孔支架。探讨了溶剂组成、PCL浓度、CS添加量对PCL多孔支架结构和性能的影响。结果表明:添加CS颗粒有利于形成多孔三维支架,随着CS含量的增加,孔隙率略微下降,抗压强度提高。随着PCL质量分数的增加,孔隙率明显下降,但抗压强度增大。当溶剂组成中丙酮含量为50 wt%~60 wt%,PCL质量分数不高于10 wt%时,通过改变CS用量,可制得孔隙率和力学性能满足骨组织工程要求的相互贯通的三维多孔支架材料。