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羟基磷灰石(HA)是一种重要的骨修复材料,聚乳酸作为一类具有良好生物相容性、生物可降解性的生物医用高分子材料在骨修复领域也受到广泛关注。羟基磷灰石/聚乳酸纳米复合材料结合了二者的优点,具有骨传导性和生物降解性能,被用作骨固定材料、骨组织工程支架等。本文,以纳米羟基磷灰石和聚乳酸为研究对象,主要进行了以下研究:
1.利用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷对纳米羟基磷灰石进行表面处理,获得表面具有活性氨基的纳米羟基磷灰石(HAAPS),然后利用HAAPS引发γ-苄基-L-谷氨酸-N-羰基环内酸酐(BLG-NCA)开环聚合,获得表面接枝聚γ-苄基-L-谷氨酸的改性羟基磷灰石(PBLG-g-HA)。利用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对反应过程进行监测。热重分析表明,通过调控反应条件,可以获得表面PBLG接枝量为12.1～43.1％的改性羟基磷灰石；广角X射线衍射(XRD)结果表明,这种改性方法只在纳米粒子表面进行,没有破坏纳米粒子的晶体结构；PBLG-g-HA表面呈现疏水性质,能够在有机溶剂(如二氯甲烷)中均匀分散,其生物相容性明显优于纳米羟基磷灰石。
2.以PBLG-g-HA和聚L-乳酸(PLLA)为原料,采用相分离方法制备了不同孔径(几十微米～数百微米)的多孔支架材料,通过在模拟体液中进行浸泡,发现PBLG-g-HA/PLLA复合材料的生物活性明显优于PLLA,通过材料表面细胞培养试验和MTT试验表明此类复合材料具有良好的生物相容性,证明此类材料可以作为骨组织工程支架材料使用。拉伸试验表明,PBLG-g-HA/PLLA复合材料的力学性能优于PLLA,拉伸断面分析证明,PBLG-g-HA在PLLA基体中能够均匀分散,避免了纳米粒子的聚集。复合材料热分析试验表明,改性纳米羟基磷灰石的引入在一定程度上提高了聚乳酸材料的热稳定性；改性纳米粒子在复合材料中起到成核剂的作用,能够加快PLLA的结晶速度。
3.利用表面引发原子转移自由基聚合的方法在纳米羟基磷灰石表面接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)。通过控制反应条件,可以获得接枝量为15.5～46.4％的改性羟基磷灰石(PNIPAM-g-HA)。通过红外光谱、热重分析、X射线衍射和扫描电镜等对PNIPAM-g-HA进行结构表征,紫外光谱和激光粒度仪对PNIPAM-g-HA的水溶液的分析结果表明此类改性羟基磷灰石具有可逆的温度敏感性；生物活性试验表明PNIPAM-g-HA表面PNIPAM聚合物链的存在能够更有效的促进钙沉积,其生物活性优于HA；细胞培养试验表明,PNIPAM-g-HA的生物相容性明显优于羟基磷灰石。
4利用溶液复合的方法制备了不同比例的HA/PLLA纳米复合材料,通过示差扫描量热(DSC)和偏光显微镜(POM)等对复合材料在110、120、130和140℃的等温结晶进行研究。结果表明,复合材料的结晶行为在很大程度上受到HA含量和结晶温度的影响,HA的引入能够起到成核剂的作用促进复合材料的结晶。通过POM观察不同材料的球晶形貌发现,在相同的条件下,HA/PLLA复合材料能够形成环带球晶。