羥基磷灰石-硅灰石-絲素蛋白復(fù)合材料的制備及表征.pdf

1、骨缺損和骨損傷是臨床上常見疾病，損傷的骨可用內(nèi)源骨或外源骨修復(fù)，但內(nèi)源骨可能會(huì)引起感染或抗原反應(yīng)，所以近年來模仿自然骨結(jié)構(gòu)和組成的仿生材料已悄然成為研究的熱點(diǎn)。由于自然骨是無機(jī)相的羥基磷灰石和有機(jī)相的膠原蛋白纖維規(guī)則排列構(gòu)成的復(fù)合材料，所以研究的主要方向是羥基磷灰石與替代膠原蛋白的具有生物活性的蛋白質(zhì)或聚合物的復(fù)合。羥基磷灰石(Hydroxyapatite，簡稱HA)與絲素蛋白（Silk Fibroin，簡稱SF）的復(fù)合被廣泛的研究，并

2、已在常溫條件合成具有較好生物學(xué)性能的羥基磷灰石／絲素蛋白(HA/SF)復(fù)合材料。但這類材料力學(xué)性能較差不能滿足臨床上承重骨修復(fù)的要求。為了獲得良好的生物學(xué)性能和力學(xué)性能完美結(jié)合的材料，本文在HA/SF復(fù)合材料基礎(chǔ)上引入化學(xué)合成的硅灰石粉體，制備羥基磷灰石-硅灰石／絲素蛋白(AW/SF)復(fù)合材料。
　　 本文在共沉淀法基礎(chǔ)上仿生合成了AW/SF復(fù)合材料，并對(duì)其各主要性能進(jìn)行了表征。先將脫膠后的絲素纖維溶于硝酸鈣溶液中，制得SF-C

3、a(N03)2混合溶液，然后將混合液和磷酸鈉溶液同時(shí)滴加到硅灰石懸浮液中，礦化后制得羥基磷灰石-硅灰石／絲素蛋白(AW/SF)復(fù)合粉體。同時(shí)也合成了HA/SF粉體作為對(duì)比。采用XRD、TEM、EDS和萬能材料試驗(yàn)機(jī)等對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、組成和力學(xué)性能進(jìn)行了表征，并分析了仿生合成的原理。通過AW/SF復(fù)合材料在模擬體液(SBF)和Tris-HCI緩沖溶液中浸泡實(shí)驗(yàn)，研究了復(fù)合材料的生物活性和生物降解性。
　　 大量實(shí)驗(yàn)及分析得出如下

4、結(jié)論：
　　 (1)桑蠶絲在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的Na2C03溶液中、90℃條件下處理20min，重復(fù)3次后洗滌干燥即可得到脫膠完全的精煉蠶絲。精煉蠶絲在溫度為80℃、熔融的Ca(NO3)2溶液中35min之內(nèi)即可完全溶解，得到SF-Ca(NO3)2混合溶液。
　　 (2)在反應(yīng)物濃度均為0.5mol/L、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的聚乙烯醇作為分散劑情況下，化學(xué)共沉淀法制得的粉體干燥后在860℃下煅燒，可得到結(jié)晶完整、粒度分布均勻

5、、平均粒徑為50nm左右的硅灰石粉體。
　　 (3)在溫度為37℃、pH為11、Ca/P摩爾比為1.68的條件下，共沉淀法制得的前驅(qū)體保溫礦化3天，洗滌后80℃下干燥得到AW/SF復(fù)合粉體。合成的AW/SF復(fù)合粉體中HA已經(jīng)具有晶態(tài)結(jié)構(gòu)，且復(fù)合材料中HA、硅灰石和SF三相均勻共存，在硅灰石添加量為20%時(shí)，復(fù)合粉體顆粒比較均勻。
　　 (4)與HA/SF復(fù)合材料相比，硅灰石的引入較大程度的提高了復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和巴氏硬

6、度，硅灰石添加量為20%時(shí)，抗壓強(qiáng)度和巴氏硬度已分別達(dá)到84.4MPa和48.5，可滿足作為承重部位的骨修復(fù)材料。
　　 (5)在SBF溶液中浸泡7天后，AW/SF復(fù)合材料樣品表面沉積了厚厚的連續(xù)、致密的類骨羥基磷灰石層，表明AW/SF復(fù)合材料具有良好的生物活性；Tris-HCl緩沖溶液浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，硅灰石含量為30%的AW/SF復(fù)合材料浸泡20天后降解率達(dá)到12.73%，表明AW/SF復(fù)合材料有較好的生物降解性，且復(fù)合材料