纳米羟基磷灰石的改性研究

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纳米羟基磷灰石(HAp)是重要的生物材料,以其为主要组分的复合材料在硬组织修复领域占有重要地位。然而纳米HAp分散性差,易团聚,在与高分子基体复合时相容性差,相界面结合强度低,常导致复合材料性能受影响。另一方面,近年来随着介孔技术的兴起,介孔纳米羟基磷灰石(mesoHAp)在生物医药领域极具应用潜力。目前在介孔HAp制备中存在的最大问题是介孔孔结构不稳定,且介孔孔径小,仅能装载尺寸较小的药物分子,对于尺寸较大的药物,特别是在组织修复中常用的蛋白类生长因子则无法发挥介孔大容量装载的特点,因此限制了介孔HAp在载药领域的广泛应用。  本文针对纳米HAp在复合骨修复材料制备中与基体的相容性差,以及介孔HAp孔径过小等缺点,开展纳米HAp的改性研究,主要包括以下方面:  (1)纳米HAp的表面接枝改性及其对PHBHHx基复合材料理化性能和细胞生物学响应的影响。  采用表面接枝的方法对HAp进行改性,通过开环反应制备出表面接枝左旋聚乳酸的PLLA-g-HAp纳米粒子,并将其与聚β-羟基丁酸β-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)复合,获得g-HAp/PHBHHx复合多孔支架材料。研究表明,PLLA-g-HAp纳米粒子在复合体系中充当了大分子相容剂的作用,桥接了纳米颗粒和高分子基材,有效改善了无机纳米颗粒与高分子基材的相容性,使复合支架的力学性能得到提高。同时,表面接枝g-HAp的引入,使复合材料的表界面状态发生了改变,提高了材料的亲水性和粗糙度。  在此基础上,本文从材料与细胞相互作用的角度,进一步深入研究引入表面接枝PLLA-g-HAp后所激发的成骨相关细胞的生物学响应。细胞研究结果表明,引入表面接枝g-HAp后的复合支架更有利于成骨相关细胞的粘附、增殖和骨向分化。Real-timePCR检测结果显示,包括Ⅰ型胶原,成骨相关转化因子-2,骨钙素和骨桥蛋白在内的成骨相关基因在不同阶段出现表达上调。同时,将复合支架负载骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)后表现出更好的异位诱导成骨效果。  (2)纳米介孔HAp的扩孔研究。  本文在软模板法制备介孔HAp的过程中,引入增溶分子,使胶束尺寸增大,获得了具有较大孔道尺寸的介孔HAp,并具有稳定和贯通的孔道结构,能够负载较大尺寸的药物分子,拓宽介孔HAp在生物医用材料领域里的应用。
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