負(fù)載銀的取向排列羥基磷灰石涂層的可控制備、形成機(jī)理及生物學(xué)性能研究.pdf

1、理想的大面積骨缺損替代材料應(yīng)該具備與人體自然骨相似的化學(xué)組成、結(jié)晶度、形貌及取向排列性。在本文的研究中，我們首次提出采用以生物玻璃涂層為前驅(qū)體模板，利用水熱原位轉(zhuǎn)化制備取向排列羥基磷灰石（HA）涂層。借助FESEM、TEM、EDS、XRD、FTIR、VSM與接觸角測(cè)試等分析技術(shù)研究了不同反應(yīng)條件對(duì)羥基磷灰石涂層形貌及取向排列性的影響，并討論了取向排列羥基磷灰石涂層的形成機(jī)理。通過銀鏡反應(yīng)制備了負(fù)載納米銀的取向排列羥基磷灰石涂層，并研究了

2、羥基磷灰石涂層形貌對(duì)納米銀負(fù)載量的影響及形成機(jī)理。采用模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)研究了涂層的體外磷灰石形成活性，并以人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hBMSCs）體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)以及大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌實(shí)驗(yàn)研究和比較了負(fù)載納米銀前后的網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層，取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層以及取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層的細(xì)胞相容性、體外骨誘導(dǎo)性能及抗菌性能。
　　水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化表明在正常模擬體液中120℃水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化12h后制備得到了取向排列納米

3、棒狀羥基磷灰石涂層；在磷酸氫根離子加倍的模擬體液中120℃水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化2 days制備得到了取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層。當(dāng)在正常模擬體液中水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化時(shí)間延長(zhǎng)至2days后，大部分棒狀結(jié)構(gòu)HA熟化生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變成塊體結(jié)構(gòu)HA。羥基磷灰石涂層的形貌及取向排列性易受反應(yīng)介質(zhì)類型、反應(yīng)溫度、模擬體液中Ca/P摩爾比及磁性 Fe3O4納米顆粒的影響。當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)為去離子水時(shí)，得到由許多排列雜亂的短棒狀單晶態(tài)HA晶體構(gòu)成的羥基磷灰石涂層。在適宜溫

4、度范圍內(nèi)，提高水熱反應(yīng)溫度能夠加快HA晶核形成及晶核生長(zhǎng)速率，并且還能夠提高羥基磷灰石涂層的取向排列性。當(dāng)在富含鈣離子的模擬體液中水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化時(shí)，得到棒狀更長(zhǎng)取向排列性更好的納米棒狀羥基磷灰石涂層。磁性Fe3O4納米顆粒的存在可以通過提高HA的成核速率和降低HA晶核生長(zhǎng)速率來顯著影響羥基磷灰石涂層的形貌及取向排列性；在正常模擬體液中120℃水熱反應(yīng)24 h后成功制備出了取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層，較取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層

5、具有更好的取向排列性。接觸角測(cè)試表明取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層(10.8o)比取向排列納米棒狀羥基磷灰石涂層(15.3o)展現(xiàn)出更好的親水性能。
　　采用銀鏡反應(yīng)為基礎(chǔ)，成功地制備出了負(fù)載納米銀的取向排列羥基磷灰石涂層，并且羥基磷灰石涂層形貌對(duì)納米銀的負(fù)載量有著顯著的影響，網(wǎng)片狀，取向排列納米棒狀及取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層表面納米銀顆粒的負(fù)載量分別為1.90wt％,0.26wt%,1.53wt%；銀鏡反應(yīng)負(fù)載納米

6、銀顆粒前后，并沒有改變涂層中HA的物相結(jié)構(gòu)。
　　模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)表明，負(fù)載納米銀前后取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層以及取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層均具有良好的體外生物活性，但磁性Fe3O4納米顆粒的存在減少了取向排列納米棒狀磁性羥基磷灰石涂層表面薄片狀HA的沉積量。
　　hBMSCs體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，負(fù)載納米銀前后并沒有改變涂層的細(xì)胞相容性，并且取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰

7、石涂層比網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層和Ti-6Al-4V具有更好的細(xì)胞相容性，而取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層之間的細(xì)胞相容性沒有明顯的差異。
　　hBMSCs體外成骨分化實(shí)驗(yàn)表明，在負(fù)載納米銀前后，并沒有改變涂層的骨誘導(dǎo)性能及其變化規(guī)律，并且取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層比網(wǎng)片狀羥基磷灰石涂層和Ti-6Al-4V具有更優(yōu)良的成骨分化能力，而取向排列納米棒狀和取向排列納米六角片狀羥基磷灰石涂層之