TEMPO-氧化細菌纖維素-羥基磷灰石復合材料的合成和特性.pdf

1、目的：探討優(yōu)化細菌纖維素氧化改性的條件，以獲得羧基含量較高的氧化細菌纖維素。研究氧化細菌纖維素/羥基磷灰石納米復合材料的合成和特性，以及體外生物相容性。
　　背景：近年來，骨疾病引發(fā)的骨組織缺損不能通過正常治療來改善，必須進行骨移植手術(shù)。傳統(tǒng)的骨移植包括自體移植和異體移植。目前傳統(tǒng)的骨移植已經(jīng)不能滿足臨床需求了。自體移植的骨移植來源有限，而且移植過程也會給患者帶來額外的手術(shù)疼痛。異體移植經(jīng)常會引起移植物排斥反應。為了滿足臨床病人需

2、求，必須要尋找新的骨修復方法和骨替代材料。因此，骨組織工程作為一種新的骨修復方法被提出。骨組織工程采用生物合成的骨替代品來重建具有生理活性的骨組織。此外，由于骨組織工程的替代材料可以容易塑成復雜的結(jié)構(gòu)，使其可能在骨修復上無限制的應用。骨組織工程修復中最重要的就是尋找合適的骨替代品作為支架材料。生物骨是由膠原蛋白作為基質(zhì)與羥基磷灰石晶體組成的生物復合物。因此，膠原蛋白、纖維素、殼聚糖、羥基磷灰石等與生物骨結(jié)構(gòu)成分相似的材料，被廣泛用于骨組

3、織工程修復的支架材料。
　　纖維素是一種含量豐富的、生物可降解、具有良好生物相容性的天然高分子，已經(jīng)在骨修復應用方面引起了人們的關(guān)注。特別是由木醋桿菌產(chǎn)生的細菌纖維素，它是一種可再生，生物相容性良好的納米生物材料。與植物纖維素相比，它獨特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其具有了特殊性能。致密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其具有較好的力學性能，同時三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與生物骨細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，能為細胞生長提供一個良好的支架。但是直接使用細菌纖維素作為骨組織工程支架也有一定的

4、缺陷。致密結(jié)構(gòu)使得細胞難以張入材料內(nèi)部，同時也使其在體內(nèi)生物降解變得困難。有學者研究發(fā)現(xiàn)氧化后細菌纖維素結(jié)構(gòu)變得相對疏松，降解速率明顯提高。羥基磷灰石作為生物的骨的重要無機成分，能為材料提供較高的骨誘導性。本文研究生氧化后細菌纖維素/羥基磷灰石復合物材料的特性，探討其作為骨組織工程修復的可能性。
　　方法：TEMPO/NaClO2/NaClO氧化體系被用來對細菌纖維素進行選擇性氧化，來改善其致密結(jié)構(gòu)和降解性能。以氧化緩沖溶劑的PH

5、和氧化時間為變量，找出氧化后細菌纖維素羧基含量最高的反應條件。然后采用原位沉淀法合成不同質(zhì)量比的氧化細菌纖維素/羥基磷灰石納米復合物。通過采用FTIR，F(xiàn)ESEM，EDS，XRD對復合材料進行表征分析，通過接觸角，表面自由能，孔隙率，蛋白吸附試驗和力學性能測試來比較分析復合物的特性。并通過細胞毒性的測試來評價細胞的體外生物相容性。
　　結(jié)果：細菌纖維素經(jīng)TEMPO/NaClO2/NaClO體系氧化后，C6上的羥基被選擇性氧化成為羧

6、基。PH=6.86緩沖溶劑為最佳。氧化反應在10h后達到飽和，羧基含量基本上不再增加。FTIR顯示C6上的羥基的伸縮峰消失，并出現(xiàn)了羧基峰。透射電鏡表明氧化后細菌纖維素的主體結(jié)構(gòu)沒有被破壞，致密結(jié)構(gòu)被改善。FTIR，SEM，XRD，EDS分析表明，原位沉淀法成功的制備了OBC-HA復合物，沉積在OBC表明的羥基磷灰石晶體為納米直徑，而且是屬于鈣不足的羥基磷灰石。接觸角和表面自由能，反映了復合物的親水性良好，而且復合物孔隙率都在90％以上