纳米羟基磷灰石增强聚酰胺66复合材料动态力学性能分析

采用动态力学分析(dynamic mechanical analysis)方法研究了纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite, n-HA)增强聚酰胺66(polyamide 66, PA66)生物复合材料的动态力学性能.结果表明,复合材料中纳米羟基磷灰石组分的含量、生理盐水和振动频率对n-HA/PA66复合材料的动态力学性能和玻璃化转变过程都有一定程度的影响.随着纳米羟基磷灰石含量的增加,其复合材料的力学损耗峰温度移向高温区,峰值降低;复合材料吸水后其储能模量和损耗模量都有所降低,且玻璃化温度向低温区移动;振动频率对复合材料的动态力学性能也有一定的影响, 随着振动频率的增加,复合材料的储能模量也有所提高.     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66仿生复合材料的非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热仪(DSC)研究了不同比例的纳米羟基磷灰石(nano hydroxyapatite, n HA)/聚酰胺66(polyamide 66,PA66)仿生复合材料的非等温结晶行为。结果表明:(1)纳米羟基磷灰石的加入,起到了异相成核剂的作用,提高了PA66 的结晶速率,且结晶速率随纳米羟基磷灰石的含量的增加而增加,纯PA66的结晶度则随着纳米羟基磷灰石的增加而降低。(2)PA66 和复合材料的结晶峰都随降温速率的增加从高温向低温方向移动,且结晶峰变宽。(3)以Mo法进行非等温结晶数据处理,得到的F(T) 随结晶度的增加而增加,a值却几乎不随结晶度变化,表明降温速率越快,单位结晶时间达到的结晶度越高,但各降温速率下的结晶方式基本相同。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料在模拟体液(SBF)中的表面生物活性研究

通过纳米羟基磷灰石／聚酰胺66(n—HA／PA66)复合材料体外模拟体液(SBF)浸泡实验，以聚酰胺66(PA66)为对照，用IR、XRD、SEM和ICP等手段对材料的表面组成和形貌变化进行了分析，比较了PA66和n-HA／PA66复合材料的表面生物活性。结果表明，n-HA／PA66复合材料在SBF中其表面形成的HA沉积物为部分碳酸基团取代的磷灰石，而PA66在浸泡过程中Ca、P不在聚合物表面沉积；n-HA／PA66复合材料具有良好的生物活性，作为骨组织修复或替代材料具有较高的研究和应用价值。     

人血清浸泡纳米羟基磷灰石及其聚酰胺复合材料的表面生物活性研究

对n-HA及n-HA／PA66复合材料在人血清中的浸泡行为进行了研究。通过ICP、FT-IR、XRD、SEM等检测手段,分析了n-HA及n-HA／PA66复合材料浸泡前后表面化学组成、结晶结构及表面形貌等的变化。结果表明,n-HA及n-HA／PA66复合材料表面均能吸附蛋白质,并在材料表面生成了与骨磷灰石相似的类骨磷灰石层。这对材料植入体内与骨组织形成骨性键合有着重要意义。同时,也说明了n-HA／PA66复合材料具有优异的生物活性。     

石英纤维/纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合生物材料的制备和性能

用挤出法制备石英纤维(quanz fibre,QF)/纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,n-HA)/聚酰胺66(polyamide 66,PA66)复合材料(OF/n-HA/PA66),表征了其结构、形貌、力学性能和细胞毒性。结果表明:QF均匀地分散在n-HA/PA66中,且与PA66基体存在氢键结合;复合材料的力学性能随着石英纤维含量的增加而增大,当石英纤维含量为38%时复合材料的抗拉强度为81 MPa,抗压强度为190 MPa,抗弯强度为195 MPa(比人体皮质骨的高);n-HA/PA66基体所承受的载荷传递给QF纤维,纤维轴向传递使应力迅速扩散,这种传递作用在一定程度上起到了力的分散作用,从而增强了材料承受外力作用的能力,导致材料的弯曲强度、拉伸强度等力学性能的显著提高。QF/n-HA/PA66复合材料无细胞毒性,满足承重骨修复材料的要求。     

医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料体外浸泡行为研究

将纳米羟基磷灰石／聚酰胺66复合材料(n-HA／PA66)和纯PA66分别浸泡于去离子水、生理盐水、小牛血清和人血清中,于37℃恒温,l～12周取样,测试材料的吸水率、重量变化以及浸泡液中Ca、P含量变化,并对材料表面作扫描电镜(SEM)观察。结果显示不同浸泡环境中材料的行为有所不同。n-HA／PA66复合材料较纯PA66吸水率低,稳定性好,活性提高。扫描电镜显示在血清中复合材料表面形成大量颗粒状沉积物。n-HA／PA66复合材料在几种浸泡介质中均表现出良好的稳定性和生物活性。     

羟基磷灰石纳米针晶与聚酰胺仿生复合生物材料研究

通过溶液共混法制备了羟基磷灰石纳米针晶与聚已二酰已二胺生物医用复合材料,用透射电镜、红外光谱仪和转靶X-射线衍射仪对复合材料的形态、组成和结构进行了分析,证明纳米复合材料中羟基磷灰石针晶与高分子基底之间产生了键合,具有稳定的界面,各种分析表明,这是一种类骨的高强柔韧复合材料,充分发挥了羟基磷灰石优良的生物相容性,在骨修复和组织工程方面具有广阔的应用前景。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺6医用复合材料的制备及性能表征

为防止纳米羟基磷灰石(nano HAP)粉末的团聚,采用溶剂沉淀法制备了nano HAP/聚酰胺6(PA6)复合粉末,并对粉末进行热压成型制得nano HAP/PA6复合材料。然后,通过FTIR、XRD和SEM对nano HAP/PA6复合材料的成分、结构和形貌进行了表征,并对复合材料的热稳定性、力学性能和细胞相容性进行了检测。结果表明:所制备的nano HAP/PA6复合材料结晶体大小均匀,且PA6只存在α型结晶;由于nano HAP与PA6界面上形成新的氢键和COO—Ca,复合材料具有良好的综合性能;在低于350℃时,nano HAP/PA6复合材料不会发生裂解,力学性能与人骨匹配,50wt%nano HAP/PA6复合材料的弯曲强度、压缩强度和弹性模量分别为146.87MPa、98.44MPa和5.44GPa。MG-63骨瘤细胞在nano HAP/PA6复合材料表面粘附和生长状况良好,说明nano HAP/PA6复合材料具有良好的细胞相容性。所得结论表明nano HAP/PA6复合材料在骨修复方面具有应用价值。     

纳米羟基磷灰石及其复合材料作为药物载体的研究进展

纳米羟基磷灰石(HAp)具有良好的生物活性和药物吸附性,是一种理想的无机药物载体。本文从生物安全性、抗肿瘤活性和药物吸附性三个方面阐述了纳米HAp的载药特性,探讨了其微观形貌对载药性能的影响,对载药纳米HAp复合材料的分类、制备及载药和释药性能进行了系统综述,旨在为纳米HAp及其复合材料在药物载体领域的应用提供理论基础。      

纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料力学性能

将纳米羟基磷灰石(n-HA)和聚乳酸(PUA)在溶剂中混合,干燥后再采用热压成型工艺制备n-HA/PLLA复合材料.制备过程中n-HA采用F-127和PEG改性处理.拉伸实验发现:n-HA加入PLLA基体中,能提高PLLA的塑性;PEG改性n-HA与PLLA复合力学性能较好,PEG可以改善HA的分散性.扫描电镜图片显示:与PLLA比较,PEG改性n-HA/PLLA复合材料的断裂为韧性断裂,PLLA的断裂接近脆性断裂.     

Bioactive composite gradient coatings of nano-hydroxyapatite/polyamide66 fabricated on polyamide66 substrates

Tightly bonding of bioactive coating is the first crucial need for orthopaedic implants. This study describes a novel and convenient technique to prepare bioactive coating with high adhesion on orthopaedic substitutes made of polymeric matrix. Here, a chemical corrosion method has been adopted to fabricate a coating on the surface of injection-moulded polyamide66 (PA66) substrates by corrosive nano-hydroxyapatite/polyamide66 (n-HA/PA66) composite slurry. Scanning electron microscopy observation shows that a porous chemical corrosion region presents between the coating and dense PA66 substrate. Energy-dispersive X-ray spectroscopy analysis indicates that the chemical corrosion region is mainly composed of PA66 matrix, and the coating layer is an n-HA-rich layer. Both the pore size and n-HA composition increase gradually from the polymeric substrate towards the coating surface. Mechanical testing shows the bonding strength can reach 13.7 ± 0.2 MPa, which is much higher than that fabricated on polymeric matrix by other coating methods. The gradual transition in coating structure and composition benefits for the interface bonding and for the surface bone-bonding bioactivity. Subsequent cell experiments corroborate n-HA-rich coating and a porous structure is benefitting for cell attachment and proliferation. The convenient coating method could be popularized and applied on similar polymer implants to produce a tightly and porous bioactive coating for bone tissue regeneration.     

壳聚糖修饰纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合多孔支架的制备及性能研究

利用相转移法制备了纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合多孔支架.用不同浓度(1%、3%、5%)的壳聚糖(CS)溶液对多孔支架进行了表面修饰.用扫描电镜(SEM)和材料力学试验机对多孔支架修饰前后的形貌和力学性能进行了表征.研究了经CS修饰的n-HA/PA66复合多孔支架在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中的浸泡行为,并初步研究了其与MG63细胞的细胞相客性.结果显示,多孔支架具有较为理想的孔隙结构和贯通性,经CS修饰后,其力学强度有显著提高.体外浸泡结果显示,随着漫泡时间的增加,支架表面微结构变得粗糙和多孔化.细胞实验表明该支架有利于细胞在表面的粘附、铺展、生长和增殖.     

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/壳聚糖复合骨修复材料的共沉淀法制备及其性能表征

通过共沉淀法制备了纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨修复材料,并采用 TEM、IR、XRD、TGA 及万能材料试验机等手段对材料进行分析表征,还通过对材料的燃烧试验研究了复合材料中两相间的分散均匀性。结果表明:复合材料中的羟基磷灰石为类似于自然骨矿物相的弱结晶含碳酸纳米晶体,并均匀分散于有机相壳聚糖中;复合后壳聚糖在 1655cm-1的酰胺Ⅰ谱带和 1599cm-1 的—NH2 吸收峰均向低波数方向移动,暗示复合材料中两相间发生了相互作用。复合材料的力学性能较之两种单组分材料有明显的改善,当纳米羟基磷灰石/壳聚糖重量比为 70/30 时,复合材料的抗压强度最高,达120MPa左右,可满足骨组织修复与替代材料的要求。     

骨组织工程用n-HA/PA66多孔贯通支架的制备及表征

为了解决生物降解性骨组织工程支架难以与人体骨力学强度相匹配的缺点,选用具有良好生物相容性和力学性能的纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合材料作为基材,通过相转移法和粒子沥滤法相结合的工艺制备了一种骨组织工程用多孔贯通支架.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和万能力学试验机等手段对多孔支架的理化性能进行表征.结果显示, n-HA/PA66多孔支架具有较为理想的孔隙结构和贯通性,且其压缩强度与人体松质骨相当,可满足骨组织工程支架的基本要求.因其具有非生物降解特性,故可为骨组织的再生提供持续稳定的力学支撑.     

纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/明胶复合水凝胶的结构与性能研究

用溶液共混法制备了纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/明胶三元复合水凝胶材料.测定了材料的含水率,采用TEM、SEM、EDAX、IR、XRD和燃烧实验对材料的结构进行了表征和分析,并研究了材料的吸水性.结果表明,制备的复合水凝胶组成均一,各组份间存在相互作用,并且具有好的吸水和保水性能.本研究制备的纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/明胶复合水凝胶可望作为一种人工软骨材料.     

尼龙66纤维混杂刚玉砂对复合纤维型壳性能的影响

为了解决硅溶胶型壳在搬运、脱蜡过程中易开裂的难题,在撒砂材料中混杂尼龙66(PA66)纤维作为常温增强材料和成孔剂,制备不同PA66纤维质量分数的型壳。探究PA66纤维质量分数对型壳抗弯强度、透气性和气孔率的影响规律,并分析PA66纤维对型壳性能的影响机制。研究表明, PA66纤维大幅度提高了型壳的常温抗弯强度和透气性。随着PA66纤维质量分数的增加,型壳的常温抗弯强度和透气性均增大,焙烧后抗弯强度先增大后减小。当PA66纤维质量分数为0.75wt%时,综合性能达到最佳,焙烧后抗弯强度达7.94 MPa,与未混杂纤维的试样相差不大,但其常温抗弯强度达到4.80 MPa,比未混杂纤维的试样提高了32.21%,透气性和气孔率也增加至4.2和22.77%,比未混杂纤维的试样分别提高了90.91%和13.35%。