一、羟基磷灰石复合材料的研究现状与发展趋势(论文文献综述)
梁建涛[1](2021)在《自组织构建有序仿骨纳米纤维素-壳聚糖-羟基磷灰石骨缺损修复支架》文中提出通过交叉研究发掘植物纤维原料在生物医用领域的巨大潜力,从而实现其高值化利用,是制浆造纸科学的新研究热点。我国骨缺损患者年逾百万,骨缺损修复支架的研制对减少患者的治疗痛苦具有重要意义。尽管目前骨组织工程有诸多类型材料可进行选取及设计,有多种技术可用以制备成形,但现有支架材料均有各自存在局限。建立理想的复合支架制备策略,从而模拟骨组织的多级复杂有序结构与功能,是研制理想的骨缺损修复材料的发展趋势。目前,各类制备策略通常是对骨结构的解析和模仿;而通过模拟骨形成机理,进而形成仿骨有序结构的研究较少。自组织(self-organization)是形成复杂有序结构的重要手段,且与生物组织形成具有同源性。因此,本课题采用“自组织”机理独特的策略,结合仿骨结构设计,从成分和结构双重角度出发,构建具有复杂有序仿骨结构的骨缺损修复支架。首先,利用绿色环保的碱-脲溶剂体系制备高强度壳聚糖-纳米纤维素复合材料,作为整体支架的结构性框架。所得复合材料为纯物理交联,避免引入生物毒性或损害天然高分子本征优良特性。探究了纳米纤维素在碱-脲溶剂体系中的行为状态;优化了壳聚糖-纳米纤维素碱-脲体系复合凝胶的制备工艺;研究了纳米纤维素的引入对凝胶强度与结构的影响。其次,采用具有良好生物相容性的天然高分子壳聚糖,通过与生物组织形成机理具有同源性的“自组织”过程,形成类似密质骨中哈弗斯系统中央管的有序排列结构,达到常规致孔方法难以达成的仿生效果。探索了仿骨孔道结构的产生条件以及引入纳米纤维素所产生的影响;研究了壳聚糖-纳米纤维素酸性体系复合凝胶的微观结构以及力学性能,并通过与碱性体系复合凝胶对比分析其中机理。进一步地,在自组织形成复杂有序结构的同时复合钙磷无机物。采用共混和原位矿化的方法在有序仿骨支架中引入了纳米羟基磷灰石以提高生物活性,使支架更利于诱导种子细胞生长、分化、保持生化功能。研究了两类方法所得钙矿物的晶型结构、微观形貌和尺寸、分布状态与保留率,以及矿化支架整体结构,探究了不同调控因素对复合支架的影响。最终,利用凝胶化过程进行界面融合,使功能性部分与结构性框架两部分共同经历氢键和晶区的重构,从而建立高强度界面结合,保障支架以整体形式发挥作用。研究了结合面融合情况;探究了机械性能与结构设计的关系,并设计了不同结合面形状的仿骨环状结合凝胶,为进一步功能设计奠定基础。本论文通过仿生设计与自组织,构建了具有复杂有序结构的纳米纤维素-壳聚糖-羟基磷灰石复合骨缺损修复支架,为骨缺损修复治疗做出有益探索;促进了天然大分子材料的应用,有利于生物质资源的综合开发和高值化利用。
张慧杰[2](2021)在《羟基磷灰石/丝素纤维/壳聚糖复合多孔材料的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理作为一种天然高分子生物材料,丝素纤维含有人体必需氨基酸且力学性能优异,因此广泛应用于生物组织工程领域;壳聚糖是自然界中唯一阳离子天然碱性多糖,具有可降解性、抗菌性和骨传导性及促进骨生长的优点。本文将丝素短纤维作为增强材料,壳聚糖作为基体材料,通过生物矿化的方法制备丝素短纤维/壳聚糖/羟基磷灰石三元复合支架。首先,本课题研究了家蚕丝素纤维和柞蚕丝素纤维的生物矿化行为。采用SEM、TG、FTIR、XRD和XPS等表征方法对矿化前后的两种丝素纤维进行表征,研究了不同种类丝素纤维、不同矿化时长对丝素纤维的形貌、结构、矿化速率等的影响。实验结果显示,两种丝素纤维均可作为矿化模板,在其表面形成缺钙型羟基磷灰石;与家蚕丝素纤维相比,柞蚕丝素纤维含有更多的酸性氨基酸,酸性氨基酸上的羧基可以和钙离子结合形成矿化成核位点,因此,其矿化速率更快。然后,本课题采用冷冻干燥法制备了具有三维多孔结构的柞蚕丝素短纤维/壳聚糖二元复合多孔支架材料。采用SEM、FTIR、XRD和质构仪等表征方法对复合多孔支架材料的形貌、结构等进行表征。实验结果表明,纯壳聚糖多孔支架的孔径和孔隙率分别是245.4±36.5μm,69.0±0.8%,孔壁表面光滑;随着柞蚕丝素短纤维含量增加,复合多孔支架的孔径和孔隙率均呈现先增大后减小的趋势,且孔的结构由短纤维和壳聚糖连接组成。柞蚕丝素短纤维的加入显着改善了复合多孔支架的力学性能:随着短纤维含量的增多,复合多孔支架的抗压强度随之增大;当短纤维含量为200%时,湿态下的抗压应力为11.4±0.7 k Pa,干态下的抗压应力可达220.0±11.7 k Pa,而纯壳聚糖多孔支架在湿态和干态下的抗压强度分别为1.3±0.2 k Pa和93.8±8.5 k Pa,这说明,短纤维的加入显着增强了多孔材料的力学性能,选择短纤维含量为0%、75%和200%的壳聚糖多孔材料进行下一步的实验。最后,本文通过模拟体液矿化法将上述柞蚕丝素短纤维/壳聚糖二元复合多孔支架制备成柞蚕丝素短纤维/壳聚糖/羟基磷灰石三元复合支架。采用SEM、TG、FTIR、XRD和质构仪等表征方法对羟基磷灰石/柞蚕丝素短纤维/壳聚糖三元复合多孔支架材料的形貌、结构与性能等进行表征。实验结果表明,复合多孔支架经矿化后,孔壁表面均沉积了一层较为均匀的矿化层,孔径均有所减小;矿化后的复合多孔支架材料热稳定性有所增强;且矿化层的沉积对复合多孔支架的力学性能也有了显着改善。
郑佳梅[3](2021)在《可控排布C-Si-Al2O3涂层CF增强HA复合材料的研究》文中认为碳纤维(CF)增强羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)生物陶瓷复合材料(CF/HA)具有优良的生物学性能,在承重骨修复领域中具有极大的应用前景。但是,在制备CF/HA的过程中,由于高温烧结引起HA脱羟分解导致的CF氧化损伤、随机分布的短切CF不能起到良好的增强增韧效果,使得CF/HA生物力学性能不佳,限制了它作为骨修复材料特别是承重骨修复材料的临床应用。本研究为解决以上问题,首先采用磁控溅射法复合阳极氧化法在CF表面制备具有优异抗氧化性能的C-Si-Al2O3复合涂层,通过常压及热压烧结方式制备可控正交排布涂层CF增强HA复合材料,研究C-Si-Al2O3涂层CF增强HA复合材料(C-Si-Al2O3-CF/HA)的力学性能并探究其强韧机理,通过体外细胞培养、动物体内植入实验评价材料的生物学性能。本研究的主要内容及结论如下:(1)采用磁控溅射法在CF表面制备连续致密的Si涂层,研究Si-CF的微观形貌、物相成分和拉伸性能;当磁控溅射时间为120min时,CF表面沉积一层均匀连续的Si涂层,涂层的厚度约为0.2μm。通过常压及热压烧结法制备可控正交排布Si-CF增强HA复合材料,探究烧结温度、排布层数及烧结方式对复合材料力学性能的影响。热压烧结3层Si-CF增强HA复合材料(H/Si-CF/HA)的弯曲强度为80.9MPa,是CF/HA复合材料抗弯强度的4倍以上。H/Si-CF/HA的断裂韧性为2.53 MPa·m1/2,压缩强度为149.36MPa,均与人体密质骨的力学性能相匹配。(2)通过磁控溅射法在CF表面制备C-Si-Al梯度涂层,研究不同溅射时间对涂层微观形貌和厚度的影响,当溅射时间为120min时涂层晶粒均匀,形貌较为光滑致密,厚度约为1.5μm;采用一步/两步阳极氧化法将Al涂层转化成Al2O3涂层。当一步阳极氧化的时间为30min时,涂层表面出现气泡残留,对CF的保护作用不够充分。当两步阳极氧化工艺30min且初次氧化和二次氧化的时间比为1:1时,涂层表面形貌平整,厚度均匀。等温抗氧化抗热震实验表明,在600℃时两步阳极氧化法制备的C-Si-Al2O3涂层纤维抗氧化效果较一步氧化法提高了 14%,表明C-Si-Al2O3-CF在高温环境中具有优异的抗氧化及抗热震性能。热压烧结制备C-Si-Al2O3-CF/HA复合材料的弯曲强度为83.94MPa,是CF/HA(18.89MPa)的4倍,断裂韧性和硬度值均满足人体密质骨的使用要求。具有抗氧化性能的C-Si-Al2O3涂层在复合材料烧结时对CF起到保护作用,同时采用可控正交排布的方式有效缓解了纤维团聚的问题,热压烧结有助于CF和HA之间紧密结合并且促进晶粒的融合,进而复合材料的力学性能得到极大地提升。(3)通过体外小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)培养及小鼠体内植入实验对纯HA和H/Si-CF/HA复合材料对BMSCs的促成骨分化能力进行了探究。采用茜素红染色及实时PCR(RT-PCR)检测定性定量地评价其成骨分化能力,结果表明纯HA和H/Si-CF/HA复合材料均未抑制成骨基因的表达;H/Si-CF/HA复合材料在培养7天后的Ocn基因的表达水平高于纯HA材料,Si-CF的引入对BMSCs的成骨分化无抑制作用。小鼠骨缺损模型中植入纯HA及H/Si-CF/HA复合材料后,小鼠的活动进食均正常;HE染色可观察到相比于术后两周,术后四周后植入材料周围充满新生骨组织;Micro-CT扫描结果可看到两组植入材料与小鼠骨组织之间结合情况良好,表明H/Si-CF/HA复合材料具有与纯HA材料相同程度的促成骨性能。本研究所制备的C-Si-Al2O3-CF/HA生物陶瓷具有良好的力学性能和生物学性能,可以满足人体骨承重骨部位骨替代和修复的使用需求,为CF增强HA基生物陶瓷材料作为承重骨替代品在人工骨修复领域的广泛应用奠定了基础。
张书维[4](2020)在《HA/Ti复合材料的制备和结构控制》文中进行了进一步梳理羟基磷灰石(HA或HAp)凭借其优异的生物活性和生物相容性而被广泛的应用于人工硬组织替换等领域,但是纯HA存在一些力学性能方面的不足,强度低,脆性大,不能起到人体关节承重的作用。金属钛具有较好的力学性能,但是在植入人体后的应用过程中存在生物活性不足、力学性能和人体不匹配等问题。基于两种材料作为生物医学材料的优劣特点,本文使用机械球磨的方法制备HA/Ti复合粉末,通过控制球磨参数分析其对复合粉末相成分及微观形貌的影响;通过热压烧结制备HA/Ti块体复合材料,分析不同参数对烧结试样组织形貌、颗粒尺寸,表面形貌、物相、硬度及孔隙率的影响;通过对基于钛合金表面等离子喷涂制备HA/Ti复合涂层分析,研究在保证涂层生物活性的基础上如何提高涂层的各项性能。最终目的是希望能够改善HA或者金属钛作为单一材料使用的缺点。论文取得的主要结论如下:球磨使HA发生分解,湿磨过程中HA粉末转变成了非晶体;干磨过程中,HA粉末转变成了成分复杂的晶体,两种粉末在球磨过程中发生了嵌合。纳米HA与600-800目Ti通过湿磨能够保留更多的HA原始相,且得到的复合粉末晶粒尺寸更为细小。粉末比例对湿法球磨后复合粉末的成分有非线性的影响,当HA:Ti的质量比达到1:3时,复合粉末中的HA会急剧减少。复合粉末在球磨过程中不会因为球磨时间而发生比例的改变,并且证明HA存在固定的消耗,这个值约小于1/4的粉末加入总量。使用最优600-800目Ti粉与纳米HA按照配比HA:Ti(1:2)湿磨(球磨时间不同)制备烧结原始粉末,由于粗细粉共同存在,改善压缩性能,使试样的收缩率变大。原始粉末球磨时间越长,复合粉末杂峰变多,HA分解量增加,高温下HA与Ti反应更激烈,生成产物中含有Ca Ti O3,其为离子型晶体结构,物理表现为脆性,另外两相界面处存在Ca O,Ca O在空气中有吸水性,其与H2O反应生成Ca(OH)2,Ca(OH)2易与空气中CO2反应生成Ca CO3,Ca CO3也为离子型结构,物理表现也为脆性,直接导致烧结试样脆性较大。HA/Ti复合粉末烧结试样的近似孔隙率为27.6±3.2%,氧化产物所占比例为36.5±5.2%,Ti所占比例为35.9±2.1%,烧结试样的孔隙率偏大导致硬度值偏低,然而孔隙率偏大可能是金相制样过程中结合不好的颗粒脱落,造成孔隙率的增加,以及试验压力太低,烧结压力(27.5MPa),使得试样不致密,孔隙度比较大。总之烧结试样的结合力较差,孔隙率偏高,硬度值偏低。采用纳米HA和600-800目Ti粉末湿磨制备原始材料,大气等离子喷涂的复合涂层构是以钛为骨架,HA镶嵌在其中的结构。纯HA涂层内部有较大垂直裂纹产生,涂层弹性模量4.8GPa,与基体之间结合强度仅有2.43GPa。当在粉末原料中加入适量50wt.%Ti时,会使涂层弹性模量明显提高至20.9GPa,与基体结合强度显着增强至39.75GPa。其中纳米HA和600-800目Ti粉末配比为1:1时的结晶度明显要比粉末配比为1:2时要高。从Ti O峰强度可以看出,当HA和Ti粉末配比为1:1时,Ti的氧化问题比(2:1配比)试样严重,这将严重降低涂层与基体之间的结合强度,侧面说明HA量的增加有利于抑制Ti O的产生。LPPS喷涂能够有效的避免Ti的氧化,提升涂层的致密性和力学性能。该论文有图幅52个,表17个,参考文献70篇。
雷雨涛[5](2020)在《HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料的制备与性能研究》文中认为β型Ti-24Nb-4Zr合金具有比强度高、弹性模量低、耐磨耐蚀性好、无毒性元素且生物相容好等优异的综合性能,成为替代传统生物医用钛合金的理想材料之一。但是钛及钛合金是一种生物惰性材料,表面无生物活性,植入人体后难以与机体组织形成强有力的化学骨性结合,长期使用会产生松动现象,容易导致植入失败。羟基磷灰石(HA)是人骨中无机物的主要成分,具有良好的生物活性和骨传导性。但羟基磷灰石是脆性陶瓷材料,力学性能较差,难以作为承载骨植入物使用。因此,为了赋予Ti-Nb-Zr基β型钛合金一定的生物活性,国内外学者开始以钛合金为基,羟基磷灰石陶瓷为活性增强相,制备出一系列钛基生物复合材料,使其同时具有优异的力学性能和高生物活性。本文利用放电等离子烧结技术制备了HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料,并对烧结后的复合材料进行了退火处理以改善其塑韧性,研究不同HA含量(0%、1%、3%、5%、7%、9%)以及不同退火温度(750℃、800℃、850℃)对复合材料微观组织、力学性能、耐腐蚀性能及体外生物活性的影响及机理。得出的主要结论如下:经SPS烧结后,HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料主要由β-Ti相、α-Ti相和HA组成;随着HA含量的增加,材料中针状α-Ti相增多而β-Ti相减少;在HA含量高于5wt.%后,复合材料中出现了少量由HA与合金元素反应形成的陶瓷相(Ca Ti O3、Ti5P3、Ti2O),材料表面出现大量缺陷。HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料具有较高的致密度(97%~99%)。随着HA含量的增加,复合材料的抗压强度和屈服强度下降明显,弹性模量小幅提高,由于HA含量增加会导致α-Ti相增多而β-Ti相减少且复合材料致密度降低,因此过高的HA含量会大幅降低复合材料的力学性能,由于HA脆性陶瓷相的作用,HA含量的增加还会导致复合材料的塑韧性大幅降低。5HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料经不同温度的退火处理后,组织均匀性和力学性能都得到明显改善。复合材料在退火后,β相晶粒尺寸变小,组织中出现了初生α相和次生α相;随着退火温度的升高,复合材料中的β相晶粒显着增大,针状次生α相减少,晶界处的初生α相减少;与烧结态相比,退火后复合材料的抗压强度和弹性模量呈现先升高后降低的趋势,而塑韧性呈现先降低后提高的趋势;随着HA含量的增加,由于复合材料中α-Ti相和孔隙的增加,复合材料在模拟人工体液中的腐蚀电位降低,腐蚀电流密度升高,复合材料的耐腐蚀性能随着HA含量的增加而降低。在HA含量低于5wt.%时,复合材料在阳极有较宽的钝化区域,具有良好的耐腐蚀性。退火处理后的5HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料与烧结态相比开路电位提高和腐蚀电位提高,腐蚀电流密度降低,腐蚀性能略微提高,说明退火处理能够改善复合材料的腐蚀性能。复合材料在37℃的模拟人工体液中浸泡7天后,Ti-24Nb-4Zr合金表面仅出现少量颗粒状析出相,随着HA含量的增加,复合材料表面类骨磷灰石层越来越多,类骨磷灰石层在材料表面呈团簇状,集中分布在晶界和孔洞处。退火处理后的5HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料由于HA含量没有明显变化,在37℃模拟人工体液浸泡后表面类骨磷灰石层的形貌和含量较烧结态无明显变化,退火处理对复合材料的体外矿化性能无明显影响。综上所述,Ti-24Nb-4Zr合金在加入HA后,复合材料组织均匀性、力学性能、塑韧性和腐蚀性能均有一定程度的下降,复合材料的体外矿化性能大幅提高;在HA含量为5%时性能最佳。通过退火处理,使得5HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料的塑韧性和腐蚀性能得到改善;经过850℃退火处理5HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料具有优异的力学性能、腐蚀性能和体外矿化性能。
马兵利[6](2020)在《竹纤维/纳米磷灰石复合材料及其膜材料的研究》文中提出骨缺损的再生修复已经成为世界性的医学难题之一。为开发来源丰富的天然资源用于骨科材料领域,本文探讨了天然竹纤维(BF)与纳米羟基磷灰石(n-HA)的复合材料及其膜的制备与性能,以获得性能优异的骨修复材料及引导骨组织再生膜(GBR),用于骨修复领域,为开发天然竹纤维用于生物材料提供新途径。首先,选用BF代替其他聚合物制备n-HA基纳米复合材料,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段,研究了不同状态、不同处理方法、不同添加量及不同添加方法的竹纤维对相应的n-HA/BF复合材料中n-HA生成的影响。研究结果表明,不规则形态的n-HA附着在BF纤维上,不同纤维上nHA的结晶度、尺寸和形成量存在细微差异,导致n-HA/BF复合材料的表面性能不同;力学性能表明,引入30%的BF可使n-HA/BF复合材料的力学性能最好,远高于纯n-HA。此外,体外模拟体液(SBF)浸泡结果表明,n-HA/BF复合材料表现出不同的吸水率,所有nHA/BF复合材料都能促进磷灰石的沉积;同时n-HA/BF复合材料具有良好的细胞相容性。综上所述,用单一的BF聚合物代替天然骨中的胶原组分,可以作为制备n-HA基纳米复合材料的有机基质,且采用沉淀法引入30 wt%的碱处理和未溶解的BF是制备n-HA/BF复合材料的最佳条件,有望获得新型骨修复材料,可为开发竹纤维在生物医学领域的应用提供新途径。其次,选用竹纤维代替其他聚合物制备n-HA/BF复合膜,并考察了不同成膜方式、不同干燥方式及不同n-HA添加量对复合膜材料的影响。FTIR、XRD及SEM结果表明,n-HA能均匀分散在复合膜中;接触角实验表明,复合膜具有亲水性,但复合膜的成膜方式、干燥方式及n-HA含量不同,导致复合膜的接触角存在差异,其中烘箱中成膜、冷冻干燥方式干燥及n-HA含量增加更有利于提高复合膜的亲水性。力学性能表明,20 wt%n-HA/BF复合膜材料的拉伸性能最好。此外,SBF浸泡结果表明,不同方式获得的n-HA/BF复合膜表现出不同的降解性,且都具有良好的诱导类骨磷灰石沉积的能力。同时初步的细胞增殖实验结果表明n-HA/BF复合膜具有无毒性。以上结果表明采用简单的流延技术可获得性能可控的n-HA/BF复合膜,有望用于引导骨组织再生膜。然后,为获得性能更好的引导骨组织再生膜,本文还采用了静电纺丝技术和流延技术相结合的方法构建了以竹纤维为流延层,聚乙丙交酯(PLGA)及n-HA复合材料为电纺层,构建多孔的双层复合膜,并考察了n-HA的不同添加方式及不同添加比例对双层复合膜的影响。FTIR、XRD、SEM结果表明,复合膜材料中流延膜组分BF与电纺膜n-HA/PLGA组分之间无相互作用,但两层膜结合紧密;接触角实验测试结果表明,接触角大小主要由电纺膜的特性决定,n-HA添加含量对其影响较小;拉伸性能测试结果表明,双层复合膜的强度取决于以竹纤维为基体的支撑层,与电纺层的组分关系不大;体外降解结果表明复合膜具有较好的降解性,且随着n-HA含量的增多,电纺膜表面沉积的类骨磷灰石增多,说明该双层结构膜具有较好的骨引导性;初步的体外细胞实验表明,双层复合膜表现出更好的细胞增殖能力,更有望用作引导骨组织再生膜。最后,为了解决骨修复手术引发的炎症等问题,进一步将抗炎药物—万古霉素(VCM)引入电纺膜和流延膜构成的双层膜中,考察了VCM的不同添加方式及不同含量对复合膜的影响,同时与不添加VCM的双层复合膜进行了比较。FTIR、XRD、SEM结果证实复合膜中含有VCM,接触角测试结果表明,随着VCM含量的增加,膜材料的亲水性变强,更有利于细胞的附着;拉伸试验表明,复合膜材料的力学性能与VCM的含量及添加方式无关,拉伸性能的强弱取决于以竹纤维为基体的流延层的支撑。体外降解、体外细胞实验及抗菌试验表明,该载药复合膜具有较好的降解性、骨引导性、细胞相容性及一定的抗菌性,有望用作新型引导骨组织再生膜。
郝丞艺[7](2020)在《碱和木聚糖酶协同羟基磷灰石改性竹粉/聚乳酸复合材料制备及性能研究》文中研究说明改善天然竹纤维与热塑性高聚物界面相容性是制备竹纤维增强热塑性高聚物复合材料的关键;在当前研究中,协同改性已逐渐成为研究趋势,其中,生物改性、无机纳米颗粒改性可作为今后研究竹纤维增强树脂基复合材料的一大发展方向。本论文以纳米粒子-纳米羟基磷灰石(N-HA)、半纤维素水解酶-木聚糖酶作为改性材料,通过碱、碱/N-HA、木聚糖酶、木聚糖酶/N-HA四种竹粉改性处理方法,将改性后的竹粉与聚乳酸(PLA)热压成型,制备的复合材料作为研究对象,并对改性复合材料进行了测试;基于化学改性和生物酶改性协同无机颗粒对竹粉表面处理,发展与塑料复合后的竹塑界面增强新方法,经分析总结结论如下:(1)经过不同浓度的碱处理后,当碱浓度为5 wt%时,复合材料力学性能最佳;结晶度提高到了43.74%,傅里叶转换红外光谱(FTIR)、吸水率、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)中同样表明适当的碱浓度改性可以改善竹粉与PLA的界面结合。(2)经过碱/N-HA协同改性处理后,协同效果优于单一碱处理,且N-HA的含量在低于15 wt%范围内,力学性能、结晶度、吸水率、TG分析改性效果佳,以力学性能结果为主要参考,协同配比为5 wt%碱和5 wt%N-HA。(3)经过不同浓度的木聚糖酶处理后,当木聚糖酶浓度为2.67 mg.L-1时,复合材料的综合力学性能分析效果最优;综合性能表明,木聚糖酶相对于碱处理改性效果更温和,改善效果弱于碱处理。(4)经过木聚糖酶/N-HA协同改性处理后,协同改性效果优于单一木聚糖酶处理效果,当N-HA的含量在10 wt%时,复合材料综合力学性能效果最佳,协同配比为2.67 mg.L-1木聚糖酶和10 wt%N-HA;N-HA的添加量对木聚糖酶/N-HA处理后复合材料的影响弱于碱/N-HA改性效果。
陈文金[8](2020)在《石灰石基羟基磷灰石涂层及其复合材料去除废水中Cu(Ⅱ)的研究》文中提出近年来,随着全球经济的发展和人口数量的快速增长,水体污染已成为全球日趋严重的问题。由于人类的活动,大量的工农业以及生活污染物被排入水体环境,造成水体污染,给水生生物及人体的健康造成严重威胁。此外,水体污染物产生种类繁多,重金属铜属于难降解水体污染物中的一种,进入水体环境不会发生自然降解,因此,寻找科学有效的方法去除水体中金属铜已成为国内外研究的重点之一。吸附法是最广泛使用的方法,并且已被证明是从水中去除痕量金属的经济替代方案。羟基磷灰石(HAP)是脊椎动物的骨骼和牙齿的组成部分之一,通常用作生物材料,HAP结构中由于具有多孔性结构以及表面活性位点,也常被用作吸附剂。由于纯HAP中孔隙结构和表面活性位点有限,机械性差,脆性较大等原因,限制了纯HAP在实际吸附过程中的应用。壳聚糖(CS)具有良好的生物降解性以及对重金属具有优异的吸附性能,在HAP中掺入CS组成复合材料,近年来引起了人们的广泛关注。本论文旨在提高HAP的吸附性能以及材料的稳定性,通过共混法成功制备石灰石基HAP涂层、石灰石基掺杂HAP涂层和石灰石基CS/HAP涂层复合材料,并设计实验来研究吸附材料对模拟水溶液中重金属铜的吸附性能。通过X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、热重分析仪,比表面和孔径分布测定仪和扫描电子显微镜等技术对制备的材料进行表征分析,进一步得出材料对重金属铜的吸附机制,为吸附剂的实际应用提供启发性的建议。本论文的主要研究内容如下:(1)成功制备了石灰石基HAP涂层,并将其作为吸附材料用于处理模拟含铜废水。研究了时间、温度、铜离子初始浓度、共存阴阳离子等参数对铜离子去除效果的影响。结果表明石灰石基HAP涂层材料能高效、稳定的去除水溶液中铜离子,吸附反应在120 min基本达到平衡状态。当温度为30℃、铜离子初始浓度为20 mg·L-1,石灰石基HAP涂层对溶液中Cu2+的具有最佳的吸附效果,其吸附容量为90.90mg.g-1。当溶液初始浓度分别为20 mg·L-1、30 mg·L-1、40mg·L-1、50 mg·L-1时,随着初始浓度的增加,石灰石基HAP涂层对溶液中Cu2+的吸附容量逐渐增大,并且当温度分别20℃、30℃、40℃、50℃时,石灰石基HAP涂层对溶液中Cu2+的吸附容量随着温度的增加也呈现增大趋势。通过对吸附等温线、吸附动力学和热力学的研究,石灰石基HAP涂层对铜离子的吸附机理为吸附材料表面的离子交换和静电作用。另外研究表明,制备的石灰石基HAP涂层是一种低成本且高效的吸附剂,具有很强实际应用前景。(2)研究了 Mg2+和Sr2+离子对石灰石基HAP涂层结构和吸附性能的影响。在制备石灰石基HAP涂层的过程中掺入含Mg2+和Sr2+两种离子的氯化物,得到两种掺杂金属离子的石灰石基掺杂HAP涂层,并利用石灰石基掺杂HAP涂层进行铜离子吸附实验。根据实验结果可知,吸附性能:石灰石基掺Mg2+HAP涂层>石灰石基掺Sr2+HAP涂层>石灰石基HAP涂层,石灰石基掺杂HAP涂层具有更优良的结构和更大的比表面积。制备材料过程中,掺入的Mg2+和Sr2+可以替换石灰石基HAP涂层表面的Ca2+的位置,使石灰石基HAP涂层结构发生变化,Mg2+和Sr2+的掺入加强了离子交换和静电作用,进而提高了石灰石基掺杂HAP涂层对铜离子的吸附容量,尤其是Mg2+。该研究表明,石灰石基掺镁HAP涂层具有更好的结构性能和吸附能力,并且制备成本低,吸附剂无毒性,对高效、低成本吸附剂的开发具有一定前景意义。(3)研究了壳聚糖(CS)对石灰石基HAP涂层吸附性能的影响。实验过程中通过改变壳聚糖加入量(0.5g、1.0g、1.5g、2.5g)来制备石灰石基CS/HAP涂层复合物,通过吸附实验系统的研究了石灰石基CS/HAP涂层复合物对溶液中铜离子的吸附性能。探究了时间、温度、铜离子初始浓度等吸附参数对铜离子吸附效果的影响。结果表明,加入0.5 gCS制备的石灰石基CS/HAP涂层表现出最好的吸附性能,在温度为30℃、铜离子初始浓度为20 mg·L-1,石灰石基CS/HAP涂层对Cu2+的吸附容量为122.84 mg.g-1,另外随着CS加入量的增加,石灰石基CS/HAP涂层对Cu2+的吸附性能呈下降趋势。此外,与石灰石基HAP涂层相比,石灰石基CS/HAP涂层复合物表现出更好的热稳定性。该研究表明壳聚糖的引入使石灰石基HAP涂层对铜离子的吸附能力和吸附剂材料的热稳定性进一步提升,极大的拓展了石灰石基CS/HAP涂层复合物的实际应用范围。
王彪[9](2020)在《医用Mg-Zn-Ca非晶合金表面nHA/PCL复合涂层的制备及生物相容性研究》文中认为目前镁基合金作为第三代生物医用材料,具有可降解性和良好的力学性能等优点、得到许多科研机构的关注。但是,镁基合金的降解速率过快和缺少良好的生物相容性等问题限制了其在骨组织工程中的临床应用。镁基非晶合金由于具有特殊的组织结构、较高的强度性能和优异的抗腐蚀性能,在全世界受到广泛关注。因为Mg-Zn-Ca非晶合金中的元素降解后可以被人体组织吸收,其中Mg2+、Zn2+、Ca2+是人体所必须的元素,所以该合金表现出良好的生物相容性。因此以Mg-Zn-Ca为基底的非晶合金作为一种新型医用生物材料具有广阔的应用前景。本论文利用铜模喷注法在真空熔炼炉中制备了 Mg68-Zn28-Ca4非晶合金试样。通过水热法在Mg68-Zn28-Ca4非晶合金基底上制备一层具有生物活性的Ca-P预涂层,然后使用提拉法在预处理层表面涂覆一层nHA/PCL复合材料,最终在非晶合金基底上制备了双涂层来增强Mg68-Zn28-Ca4非晶合金的耐腐蚀性能和生物相容性。在制备双涂层的过程中,利用环境电子扫描显微镜获取双层涂层和非晶合金的微观组织,使用X-射线衍射仪获取腐蚀产物和非晶合金的成份。通过电化学测试、模拟体液浸泡测试、细胞共培养测试、细胞贴壁测试和动物体内植入实验,来分析双层涂层试样的抗腐蚀性能、生物相容性。实验结果表明,Mg68-Zn28-Ca4非晶合金制备双涂层后,它的耐腐蚀性能和生物相容性显着增强。在非晶合金基底上制备Ca-P预涂层时,随着溶液的pH值上升,Ca-P预涂层的致密性越差,表明碱性溶液对涂层的形成有抑制作用。在预处理层表面涂覆nHA/PCL复合材料时,当nHA的含量为0%时,表面的孔隙率最低,孔径的大小为0.5μm,随着nHA含量的增加,表面的孔隙率在增加、孔径也在不断增大,当nHA的含量增加到8%时,表面的孔隙率最大,孔径大小为4 μm,说明在nHA/PCL复合材料中添加nHA后可以增加涂层表面的孔隙率和孔径的直径,以达到控制复合材料的降解速率的目的。进一步的体外细胞共培养、细胞贴壁实验表明Mg68-Zn28-Ca4非晶合金基底涂覆双层涂层后生物相容性显着提升,其中2%nHA/PCL涂层试样的生物相容性最佳。随后的动物体内植入实验证实试样在植入动物体内后一定的时间内可以降解完全、并且破损骨组织随着试样的完全降解也基本愈合。综上实验表明,经过双涂层涂覆过的Mg68-Zn28-Ca4非晶合金可以作为一种潜在的新型可降解生物医用骨组织工程材料。
高洋[10](2020)在《新型丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合材料修复骨缺损的实验研究》文中研究说明口腔颌面部的疾病可引起颌骨组织缺损,给患者生活质量造成了极大的影响,目前修复方法有限,组织工程的出现为临床提供的新的修复思路和方法。丝素蛋白(Silk fibroin,SF)作为FDA认证的生物安全性材料,在临床上得到了广泛的应用,纳米羟基磷灰石(Nanoscalehydroxyapatite,n HA)作为骨硬组织的主要成分,可以充填方式修复局部骨缺损,但其塑形性差,脆性高,无法作为中大型骨缺损修复材料。本研究中,我们首先以多孔丝素蛋白支架为主体,采用盐/甲酸溶解技术制备不同含量的丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合支架,对于支架材料的表征及力学性能进行系统的评估与测定,其次研究复合支架材料对于骨髓间充质干细胞(Bone mesenchymal stem cells,BMSCs)的粘附、增殖、成骨分化的促进作用,最后通过构造大鼠颅骨5mm骨缺损模型,研究复合支架材料在动物体内对于骨缺损的修复作用,为口腔颌面部骨缺损组织工程的修复提供了新的思路目的:1、研究制备SF-n HA复合材料的新方法,并评估制备的SF多孔支架及SF-n HA复合支架进行表征及力学性能。2、明确各组复合材料是否能通过局部作用促进BMSCs的粘附、增殖、成骨分化,评价其生物安全性及成骨诱导性。3、通过体内动物实验评估各组材料的体内生物相容及引导骨再生重建能力,寻找最合适的骨缺损修复复合材料。方法1、通过盐/甲酸溶解法快速制备不同含量的SF-n HA复合支架材料,扫描电镜和激光共聚焦显微镜显微镜观察表征,傅里叶光谱获取红外光谱图分析材料成分、X线衍射进行表征分析、以及万能试验机进行压缩实验。2、将大鼠骨髓间充质干细胞与复合支架材料进行共培养,扫描电镜观察细胞增殖粘附情况,然后共培养细胞进行DNA含量,碱性磷酸酶含量、钙含量、Runx2、OCN、I型胶原等含量测定,从体外细胞实验学角度评估材料的体外生物安全性及成骨诱导能力。3、制备大鼠颅骨5mm全层骨缺损模型,将各组支架材料植入骨缺损模型中,通过Micro-CT、HE染色、免疫组化等检测手段进行分析观察材料的体内成骨性能。结果1、新型盐/甲酸溶解法制备的复合支架材料中纳米羟基磷灰石可以均匀分布,傅里叶光谱和XRD均提示材料为物理结合,压缩实验证明材料具备一定的抗压能力。2、共培养的BMSCs具备良好的粘附能力,DNA含量、ALP、钙含量、Rux2及OCN基因检测结果均表明BMSCs能够较好增殖并且成骨分化。SF-20HA与其他组差异有统计学意义(*P<0.05)。3、复合支架材料可以促进大鼠颅骨骨缺损的修复,其中SF-20HA组在Micro-CT、骨体积分数、骨密度及免疫组化指标上与其他组差异有统计学意义(*P<0.05)。结论本研究采过新型盐/甲酸溶解法,短时间内制备均匀分散的具备较好的力学性能的丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合支架材料,然后对材料体外、体内生物相容性及成骨特性进行研究,发现质量分数为20%的SF-nHA在成骨方面具备一定优势,为口腔颌面部骨组织工程支架材料的研究提供新的方向。
二、羟基磷灰石复合材料的研究现状与发展趋势(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、羟基磷灰石复合材料的研究现状与发展趋势(论文提纲范文)
(1)自组织构建有序仿骨纳米纤维素-壳聚糖-羟基磷灰石骨缺损修复支架(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 骨缺损修复 |
1.1.1 骨的结构和功能 |
1.1.2 骨缺损成因及治疗手段 |
1.1.3 组织工程与人工骨支架材料 |
1.1.4 骨缺损修复支架研究现状 |
1.2 生物质高分子及其在骨组织工程中的应用 |
1.2.1 纳米纤维素 |
1.2.2 壳聚糖 |
1.2.3 纳米纤维素与壳聚糖复合材料 |
1.3 自组织现象与仿骨有序结构的构建 |
1.3.1 自组织概念及其热力学解释 |
1.3.2 凝胶化体系的自组织 |
1.3.3 自组织现象在材料制备中的应用 |
1.4 论文的研究意义与主要内容 |
1.4.1 研究目的与意义 |
1.4.2 研究思路与内容 |
2 碱-脲溶剂体系高强度纳米纤维素-壳聚糖复合凝胶 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料与试剂 |
2.2.2 实验仪器与设备 |
2.2.3 自制壳聚糖原料 |
2.2.4 壳聚糖凝胶制备 |
2.2.5 壳聚糖-纤维素复合水凝胶制备 |
2.2.6 荧光标记壳聚糖与纳米纤维素 |
2.2.7 纳米纤维素粒径检测 |
2.2.8 纳米纤维素分散液透光率检测 |
2.2.9 荧光光谱检测 |
2.2.10 形貌观察 |
2.2.11 力学性能检测 |
2.2.12 能谱元素扫描分析 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 碱-脲体系壳聚糖水凝胶制备 |
2.3.2 碱-脲体系及冻-融处理对纳米纤维素的影响 |
2.3.3 壳聚糖-纳米纤维素复合水凝胶的制备 |
2.3.4 纳米纤维素加入形式与加入位点对凝胶性能的影响 |
2.3.5 元素分布与微观形貌分析 |
2.3.6 壳聚糖-纳米纤维素复合水凝胶的力学性能 |
2.4 本章小节 |
3 纳米纤维素-壳聚糖自组织形成有序仿骨结构研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料与试剂 |
3.2.2 实验仪器与设备 |
3.2.3 自制壳聚糖原料 |
3.2.4 水凝胶的制备 |
3.2.5 力学性能测试 |
3.2.6 微观形貌观察 |
3.2.7 X射线衍射测试 |
3.2.8 流变学测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 自组织产生有序孔道结构研究 |
3.3.2 壳聚糖-纳米纤维素酸性体系凝胶力学性能 |
3.3.3 结晶性分析 |
3.3.4 拓扑结构分析 |
3.3.5 酸/碱体系流变行为差异研究 |
3.4 本章小结 |
4 羟基磷灰石与有序仿骨天然高分子支架的复合 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料与试剂 |
4.2.2 实验仪器与设备 |
4.2.3 壳聚糖凝胶共混掺杂羟基磷灰石 |
4.2.4 壳聚糖凝胶原位矿化羟基磷灰石 |
4.2.5 微观形貌观察 |
4.2.6 晶型与结构分析 |
4.2.7 热重分析 |
4.2.8 能谱元素分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 共混法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料的制备 |
4.3.2 高添加量时共混法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料性能研究 |
4.3.3 共混法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料无机物分布 |
4.3.4 两步原位矿化法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料 |
4.3.5 一步原位矿化法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料 |
4.4 本章小结 |
5 结构性框架与有序仿骨结构的三维设计与界面融合 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料与试剂 |
5.2.2 实验仪器与设备 |
5.2.3 自制壳聚糖原料 |
5.2.4 酸系凝胶与碱系凝胶的层状结合 |
5.2.5 酸系凝胶与碱系凝胶的环状结合 |
5.2.6 形貌观察 |
5.2.7 力学性能检测 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 层状酸系-碱系凝胶结合 |
5.3.2 环状酸系-碱系凝胶结合 |
5.3.3 酸-碱体系结合凝胶的力学性能 |
5.4 本章小结 |
6 结论及进一步研究建议 |
6.1 论文主要结论 |
6.2 论文创新点 |
6.3 进一步研究建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(2)羟基磷灰石/丝素纤维/壳聚糖复合多孔材料的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 骨组织修复的研究现状及问题 |
1.1.1 骨组织的组成和结构 |
1.1.2 骨缺损临床中的治疗方法及问题 |
1.1.3 骨移植生物材料的研究现状 |
1.2 丝素蛋白的组成、结构及作为骨修复材料的应用 |
1.3 壳聚糖的组成、结构及作为骨修复材料的应用 |
1.4 生物矿化 |
1.4.1 生物矿化的概念 |
1.4.2 仿生矿化及方法 |
1.4.3 仿生矿化的模板材料 |
1.5 本课题研究目的与内容 |
1.5.1 研究目的 |
1.5.2 研究内容 |
2 家蚕丝素纤维和柞蚕丝素纤维的仿生矿化 |
2.1 实验材料和药品 |
2.2 实验仪器和设备 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 两种蚕丝脱胶 |
2.3.2 5倍模拟体液(5×SBF)的制备 |
2.3.3 两种丝素矿化 |
2.4 测试方法 |
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM) |
2.4.2 热重分析(TG) |
2.4.3 傅里叶红外光谱(FTIR) |
2.4.4 X-射线衍射(XRD) |
2.4.5 X射线光电子能谱(XPS) |
2.5 实验结果与讨论 |
2.5.1 两种丝素纤维仿生矿化后的形貌特征 |
2.5.2 两种丝素纤维矿化前后热稳定性分析 |
2.5.3 两种丝素纤维矿化前后的二级结构分析 |
2.5.4 两种丝素纤维矿化前后表面元素及价态分析 |
2.6 本章小结 |
3 柞蚕丝素短纤维/壳聚糖二元复合多孔材料的制备及表征 |
3.1 实验材料和药品 |
3.2 实验仪器和设备 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 柞蚕丝素短纤维的制备 |
3.3.2 柞蚕丝素短纤维/壳聚糖二元复合多孔材料的制备 |
3.4 测试方法 |
3.4.1 扫描电子显微镜(SEM) |
3.4.2 傅里叶红外光谱(FTIR) |
3.4.3 X-射线衍射(XRD) |
3.4.4 力学性能测试 |
3.5 实验结果与讨论 |
3.5.1 柞蚕丝素短纤维的形貌 |
3.5.2 柞蚕丝素短纤维/壳聚糖二元复合多孔材料的形貌特征 |
3.5.3 柞蚕丝素短纤维/壳聚糖二元复合多孔材料的红外分析 |
3.5.4 柞蚕丝素短纤维/壳聚糖二元复合多孔材料的晶体结构分析 |
3.5.5 柞蚕丝素短纤维/壳聚糖二元复合多孔材料的压缩性能 |
3.6 本章小结 |
4 柞蚕丝素短纤维/壳聚糖复合材料的仿生矿化 |
4.1 实验材料和药品 |
4.2 实验仪器和设备 |
4.3 实验方法 |
4.3.1 5倍模拟体液的配制 |
4.3.2 柞蚕丝素短纤维/壳聚糖复合多孔材料的仿生矿化 |
4.4 测试方法 |
4.4.1 扫描电子显微镜(SEM) |
4.4.2 力学性能测试 |
4.4.3 傅里叶红外光谱(FTIR) |
4.4.4 X-射线衍射(XRD) |
4.4.5 热重分析(TG) |
4.5 实验结果与讨论 |
4.5.1 羟基磷灰石/柞蚕丝素短纤维/壳聚糖三元复合多孔材料的形貌特征 |
4.5.2 羟基磷灰石/柞蚕丝素短纤维/壳聚糖三元复合多孔材料的压缩性能 |
4.5.3 羟基磷灰石/柞蚕丝素短纤维/壳聚糖三元复合多孔材料的红外分析 |
4.5.4 羟基磷灰石/柞蚕丝素短纤维/壳聚糖三元复合多孔材料的晶体结构分析 |
4.5.5 羟基磷灰石/柞蚕丝素短纤维/壳聚糖三元复合多孔材料的热重分析 |
4.6 本章小结 |
5 实验结论与展望 |
5.1 实验结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
(3)可控排布C-Si-Al2O3涂层CF增强HA复合材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 生物医用材料的研究与发展 |
1.2.1 生物医用材料的发展 |
1.2.2 人工骨植入材料的分类 |
1.3 羟基磷灰石基复合材料的研究 |
1.3.1 羟基磷灰石概述 |
1.3.2 HA基复合材料的研究现状 |
1.3.3 HA基人工骨材料的生物学研究 |
1.4 CF/HA复合材料的研究 |
1.4.1 CF/HA复合材料的研究现状 |
1.4.2 碳纤维表面多功能涂层的发展 |
1.4.3 可控排布CF增强羟基磷灰石复合材料的研究 |
1.5 研究目的、内容及意义 |
2 实验部分 |
2.1 实验材料、试剂与仪器设备 |
2.2 CF表面C-Si-Al_2O_3涂层的制备 |
2.2.1 CF表面磁控溅射法制备C-Si-Al涂层 |
2.2.2 阳极氧化法制备CF表面C-Si-AL_2O_4涂层 |
2.3 CF增强HA复合材料的制备 |
2.3.1 常压烧结CF增强HA复合材料的制备 |
2.3.2 热压烧结CF增强HA复合材料的制备 |
2.4 生物学表征 |
2.4.1 体外生物活性检测 |
2.4.2 体内动物实验评价 |
2.5 表征与性能测试 |
2.5.1 物相成分及微观形貌分析 |
2.5.2 综合力学性能测试 |
2.6 本章小结 |
3 Si-CF及其增强HA复合材料的研究 |
3.1 CF表面Si涂层的制备及性能研究 |
3.1.1 改性处理前后CF表面微观形貌 |
3.1.2 Si-CF的形貌及成分表征 |
3.1.3 CF及Si-CF的拉伸性能 |
3.2 常压烧结Si-CF/HA的制备 |
3.2.1 Si-CF/HA的形貌及物相成分 |
3.2.2 Si-CF增强HA复合材料的力学性能表征 |
3.3 热压烧结Si-CF/HA的研究 |
3.3.1 H/Si-CF/HA的微观形貌 |
3.3.2 Si-CF/HA的力学性能的研究 |
3.4 常/热压烧结Si-CF/HA的机理 |
3.5 本章小结 |
4 CF表面C-Si-Al_2O_3涂层的制备及复合材料的研究 |
4.1 磁控溅射法制备C-Si-Al涂层 |
4.1.1 C-Si-Al涂层的表面形貌 |
4.1.2 C-Si-Al涂层的物相成分 |
4.2 CF表面C-Si-Al_2O_3涂层的研究 |
4.2.1 C-Si-Al_2O_3涂层的成分和形貌分析 |
4.2.2 C-Si-Al_2O_3涂层的抗氧化性能 |
4.3 C-Si-Al_2O_3-CF/HA的研究 |
4.4 本章小结 |
5 体外体内生物学性能的研究 |
5.1 细胞培养及生物活性 |
5.1.1 茜素红染色结果分析 |
5.1.2 复合材料上骨肉瘤细胞的RT-PCR检测 |
5.2 小鼠体内胫骨骨缺损修复实验的研究 |
5.2.1 术后小鼠大体观察结果 |
5.2.2 组织学观察 |
5.2.3 Micro-CT扫描分析 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(4)HA/Ti复合材料的制备和结构控制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 生物医学材料的发展现状及选题意义 |
1.3 钛及其合金简介 |
1.4 羟基磷灰石的结构及应用 |
1.5 HA/Ti复合粉末以及涂层的制备 |
1.6 主要研究内容 |
2 HA/Ti复合粉末制备及分析 |
2.1 实验用球磨粉末 |
2.2 金相试样制备 |
2.3 实验设备及工作原理 |
2.4 复合材料形貌、物相及力学性能分析 |
2.5 XRD结果分析 |
2.6 Ti/HA复合粉末的显微形貌分析 |
2.7 本章小结 |
3 热压烧结HA/Ti复合材料的制备 |
3.1 热压烧结设备及复合材料的制备 |
3.2 粉末及试块的性能分析 |
3.3 本章小结 |
4 HA/Ti涂层制备与力学性能分析 |
4.1 粉末、基体和涂层的制备 |
4.2 涂层力学性能测试方法 |
4.3 HA/Ti涂层的显微形貌 |
4.4 涂层的相结构 |
4.5 涂层力学性能测试结果分析 |
4.6 本章小结 |
5 结论 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(5)HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 生物医用钛合金材料研究和应用 |
1.1.1 生物医用钛合金发展及应用现状 |
1.1.2 生物医用Ti-Nb-Zr系合金研究现状 |
1.1.3 生物医用Ti-Nb-Zr合金存在的问题 |
1.2 钛基羟基磷灰石活性陶瓷复合材料的研究现状 |
1.2.1 羟基磷灰石生物活性陶瓷的生物活性和骨传导性 |
1.2.2 钛基羟基磷灰石涂层复合材料研究现状 |
1.2.3 HA/Ti生物复合材料的研究进展 |
1.2.4 HA/Ti-Nb-Zr生物复合材料研究现状 |
1.2.5 放电等离子烧结制备技术 |
1.3 钛合金及其复合材料的热处理工艺 |
1.4 课题研究的意义及主要研究内容 |
1.4.1 课题研究的意义 |
1.4.2 课题主要研究内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料的制备 |
2.1.1 实验原材料 |
2.1.2 复合材料的烧结 |
2.2 HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料的退火工艺 |
2.3 HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料组织及性能的分析测试方法 |
2.3.1 复合材料的致密度的测定 |
2.3.2 复合材料的微观组织和结构 |
2.3.3 复合材料的力学性能表征 |
2.3.4 复合材料的腐蚀性能表征 |
2.3.5 复合材料的体外生物活性表征 |
第三章 HA含量对HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料的组织演变与力学性能的影响 |
3.1 烧结温度对Ti-24Nb-4Zr合金显微组织及力学性能的影响 |
3.1.1 烧结温度对Ti-24Nb-4Zr合金相对微观组织的影响 |
3.1.2 烧结温度对Ti-24Nb-4Zr合金力学性能的影响 |
3.2 HA含量对HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料组织与性能的影响 |
3.2.1 HA含量对复合材料相对致密度的影响 |
3.2.2 HA含量对复合材料微观组织的影响 |
3.2.3 HA含量对复合材料力学性能的影响 |
3.3 本章小结 |
第四章 退火温度对5HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料组织演变及性能的影响 |
4.1 退火温度对5HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料微观组织的影响 |
4.2 退火温度对5HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料力学性能的影响 |
4.3 本章小结 |
第五章 HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料体外电化学腐蚀及矿化性能 |
5.1 HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料的体外电化学腐蚀性能 |
5.1.1 HA含量和退火处理对复合材料电化学腐蚀性能的影响 |
5.1.2 HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料的腐蚀机理 |
5.2 HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料的体外生物活性 |
5.2.1 HA含量和退火处理对复合材料体外矿化性能的影响 |
5.2.2 HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料的矿化机理 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士期间发表论文目录 |
(6)竹纤维/纳米磷灰石复合材料及其膜材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 骨修复材料 |
1.2.1 人工合成骨材料 |
1.2.2 竹纤维材料 |
1.3 引导骨组织再生膜 |
1.3.1 膜材料的分类 |
1.3.1.1 不可吸收的引导骨组织再生膜 |
1.3.1.2 可吸收的引导骨组织再生膜 |
1.3.1.3 功能性引导骨组织再生膜 |
1.3.2 引导骨组织再生膜的制备方法 |
1.3.2.1 传统方法 |
1.3.2.2 静电纺丝法 |
1.4 载药膜在骨科材料中应用 |
1.5 选题依据及研究内容 |
1.5.1 选题依据 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 竹纤维/纳米羟基磷灰石复合材料的制备及性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂和仪器 |
2.2.2 材料合成 |
2.2.3 表征测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 FTIR分析 |
2.3.2 XRD分析 |
2.3.3 SEM 分析 |
2.3.4 力学性能分析 |
2.3.5 n-HA/BF复合材料浸泡后的表征 |
2.3.6 体外生物活性 |
2.4 本章小结 |
第三章 竹纤维/纳米羟基磷灰石复合膜的制备与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂和仪器 |
3.2.2 材料合成 |
3.2.3 表征测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 n-HA/BF流延膜的结构表征及理化性能 |
3.3.2 n-HA/BF流延膜的体外降解及细胞相容性 |
3.4 本章小结 |
第四章 竹纤维(BF)流延膜与PLGA-n-HA电纺膜双层膜的制备与性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂和仪器 |
4.2.2 材料合成 |
4.2.3 表征测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 FTIR分析 |
4.3.2 SEM分析 |
4.3.3 XRD分析 |
4.3.4 接触角测量 |
4.3.5 样品的力学性能 |
4.3.6 HA-PLGA/BF复合膜材料的降解性能和生物性能研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 载万古霉素的n-HA-PLGA/BF双层膜的制备与表征 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂和仪器 |
5.2.2 材料合成 |
5.2.3 表征测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 FTIR分析 |
5.3.2 XRD 分析 |
5.3.3 SEM |
5.3.4 TGA测试 |
5.3.5. 接触角分析 |
5.3.6 拉伸强度测试 |
5.3.7 体外降解实验 |
5.3.8 药物释放 |
5.3.9 细胞增殖实验 |
5.3.10 样品的抗菌性 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 Ⅰ(英文缩写名称对照表) |
附录 Ⅱ(攻读硕士期间发表的论文和专利) |
(7)碱和木聚糖酶协同羟基磷灰石改性竹粉/聚乳酸复合材料制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 天然竹纤维 |
1.2.1 天然竹纤维的化学组成 |
1.2.2 天然竹纤维的应用 |
1.3 聚乳酸 |
1.3.1 聚乳酸 |
1.3.2 聚乳酸的应用 |
1.4 天然植物纤维增强高聚物复合材料界面改性进展 |
1.4.1 天然植物纤维表面的物理改性 |
1.4.2 天然植物纤维表面的化学改性 |
1.4.3 天然植物纤维表面的生物改性 |
1.4.4 复合材料界面研究发展趋势 |
1.5 研究的意义与目的 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 研究目的 |
1.6 研究内容与技术路线 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 技术路线 |
1.7 项目支持与经费来源 |
2 碱浓度对竹粉/聚乳酸复合材料性能影响 |
2.1 引言 |
2.2 试验材料与方法 |
2.2.1 试验材料 |
2.2.2 试验仪器和设备 |
2.2.3 试验方法 |
2.2.4 测试与表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 碱浓度改性竹粉红外光谱分析 |
2.3.2 碱浓度改性竹粉/PLA复合材料力学性能分析 |
2.3.3 碱浓度改性竹粉/PLA复合材料吸水性能分析 |
2.3.4 碱浓度改性竹粉/PLA复合材料X射线衍射分析 |
2.3.5 碱浓度改性竹粉/PLA复合材料热学性能分析 |
2.3.6 碱浓度改性竹粉/PLA复合材料界面形貌分析 |
2.4 本章小结 |
3 碱/纳米羟基磷灰石协同改性对竹粉/聚乳酸复合材料性能影响 |
3.1 引言 |
3.2 试验材料与方法 |
3.2.1 试验材料 |
3.2.2 试验仪器和设备 |
3.2.3 试验方法 |
3.2.4 测试与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 碱/N-HA协同改性竹粉红外光谱分析 |
3.3.2 碱/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料力学性能分析 |
3.3.3 碱/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料吸水性能分析 |
3.3.4 碱/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料X射线衍射分析 |
3.3.5 碱/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料热学性能分析 |
3.3.6 碱/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料界面形貌分析 |
3.4 本章小结 |
4 木聚糖酶浓度对竹粉/聚乳酸复合材料性能影响 |
4.1 引言 |
4.2 试验材料与方法 |
4.2.1 试验材料 |
4.2.2 试验仪器和设备 |
4.2.3 试验方法 |
4.2.4 测试与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 木聚糖酶浓度改性竹粉红外光谱分析 |
4.3.2 木聚糖酶浓度改性竹粉/PLA复合材料力学性能分析 |
4.3.3 木聚糖酶浓度改性竹粉/PLA复合材料吸水性能分析 |
4.3.4 木聚糖酶浓度改性竹粉/PLA复合材料X射线衍射分析 |
4.3.5 木聚糖酶浓度改性竹粉/PLA复合材料热学性能分析 |
4.3.6 木聚糖酶浓度改性竹粉/PLA复合材料界面形貌分析 |
4.4 本章小结 |
5 木聚糖酶/纳米羟基磷灰石协同改性对竹粉/聚乳酸复合材料性能影响 |
5.1 引言 |
5.2 试验材料与方法 |
5.2.1 试验材料 |
5.2.2 试验仪器和设备 |
5.2.3 试验方法 |
5.2.4 测试与表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 木聚糖酶/N-HA协同改性竹粉红外光谱分析 |
5.3.2 木聚糖酶/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料力学性能分析 |
5.3.3 木聚糖酶/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料吸水性能分析 |
5.3.4 木聚糖酶/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料X射线衍射分析 |
5.3.5 木聚糖酶/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料热学性能分析 |
5.3.6 木聚糖酶/N-HA协同改性竹粉/PLA复合材料界面形貌分析 |
5.4 本章小结 |
6 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 建议 |
参考文献 |
个人简介 |
导师简介 |
获得成果目录 |
致谢 |
(8)石灰石基羟基磷灰石涂层及其复合材料去除废水中Cu(Ⅱ)的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 含铜废水污染简介及危害 |
1.2 含铜废水的处理 |
1.3 羟基磷灰石的研究现状 |
1.3.1 羟基磷灰石及其结构 |
1.3.2 羟基磷灰石制备方法 |
1.3.3 羟基磷灰石在水处理中的应用 |
1.4 本论文的选题意义及研究内容 |
1.4.1 选题意义 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 石灰石基羟基磷灰石涂层材料对水溶液中Cu~(2+)吸附性能研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂及仪器 |
2.2.2 材料制备方法 |
2.2.3 所需溶液配制 |
2.2.4 制备材料表征 |
2.2.5 吸附实验 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 表征结果 |
2.3.2 吸附平衡时间探究 |
2.3.3 吸附剂用量对吸附实验的影响 |
2.3.4 吸附等温线研究 |
2.3.5 吸附动力学研究 |
2.3.6 吸附热力学研究 |
2.4 本章小结 |
第三章 石灰石基掺杂羟基磷灰石涂层材料对水溶液中Cu~(2+)吸附性能研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂及仪器 |
3.2.2 材料制备方法 |
3.2.3 所需溶液配制 |
3.2.4 制备材料表征 |
3.2.5 吸附实验 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 表征结果 |
3.3.2 反应时间对材料吸附效果的影响 |
3.3.3 吸附等温线研究 |
3.3.4 吸附动力学研究 |
3.3.5 吸附热力学研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 石灰石基CS/HAP涂层复合材料对水溶液中Cu~(2+)吸附性能的研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂及仪器 |
4.2.2 材料制备方法 |
4.2.3 所需溶液配制 |
4.2.4 制备材料表征 |
4.2.5 吸附实验 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 表征结果 |
4.3.2 反应时间对材料吸附效果的影响 |
4.3.3 吸附等温线研究 |
4.3.4 吸附动力学研究 |
4.3.5 吸附热力学研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 石灰石基羟基磷灰石涂层及其复合材料对实际含铜废水的处理 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂及仪器 |
5.2.2 所需溶液配制 |
5.2.3 吸附实验 |
5.3 实验结果 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(9)医用Mg-Zn-Ca非晶合金表面nHA/PCL复合涂层的制备及生物相容性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 生物医用材料的简介 |
1.1.1 生物医用材料的定义 |
1.1.2 生物医用材料的性能要求 |
1.1.3 生物医用材料的发展及现状 |
1.2 镁及其镁基合金材料的性能和研究现状 |
1.2.1 镁及镁基合金作为生物材料的优势 |
1.2.2 镁基合金的研究现状 |
1.2.3 镁基合金的分类 |
1.3 镁基非晶合金材料的研究现状 |
1.3.1 非晶合金的制备方法 |
1.3.2 非晶合金的发展历程 |
1.3.3 镁基非晶合金的发展历程 |
1.3.4 Mg-Zn-Ca非晶合金的研究现状 |
1.4 医用镁合金表面改性的研究现状 |
1.4.1 医用镁合金表面改性方法 |
1.4.2 无机涂层的研究现状 |
1.4.3 有机涂层的研究现状 |
1.4.4 复合涂层的研究现状 |
1.5 本论文的主要研究内容 |
1.5.1 本课题的来源 |
1.5.2 本论文的研究目的及意义 |
1.5.3 本论文主要研究内容 |
第二章 Mg_(68)-Zn_(28)-Ca_4非晶合金的制备工艺及微观组织 |
2.1 引言 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 实验仪器与材料 |
2.2.2 合金成份设计 |
2.2.3 镁基非晶合金的制备 |
2.2.4 镁基非晶合金的测试分析 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 镁基合金的非晶形成能力分析 |
2.3.2 镁基非晶合金的微观结构分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 Mg_(68)-Zn_(28)-Ca_4非晶合金表面复合涂层的制备与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 实验仪器与材料 |
3.2.2 镁基非晶合金的熔炼制备 |
3.2.3 水热法制备Ca-P预涂层 |
3.2.4 提拉法制备nHA/PCL复合涂层 |
3.2.5 Ca-P预涂层与nHA/PCL双涂层的组织形貌分析 |
3.2.6 力学性能测试分析 |
3.2.7 模拟体液浸泡测试分析 |
3.2.8 电化学性能测试分析 |
3.3 分析与测试 |
3.3.1 涂层对Mg_(68)-Zn_(28)-Ca_4非晶合金的力学性能影响 |
3.3.2 水热反应溶液的pH值对Mg_(68)-Zn_(28)-C_4非晶合金表面Ca-P预涂层的影响 |
3.3.3 nHA含量对nHA/PCL复合涂层表面孔径大小与孔隙率的影响 |
3.3.4 Ca-P预涂层和nHA/PCL涂层对Mg_8-Zn_(28)-Ca_4试样的抗腐蚀性能的影响 |
3.3.5 Ca-P预涂层和nHA/PCL复合涂层的截面分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 复合涂层对Mg_(68)-Zn_(28)-Ca_4非晶合金生物相容性的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 实验仪器与材料 |
4.2.2 细胞的提取与培养 |
4.2.3 细胞毒性实验 |
4.2.4 细胞贴壁实验 |
4.2.5 动物体内植入实验 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 细胞毒性测试分析 |
4.3.2 细胞贴壁测试分析 |
4.3.3 动物体内植入实验分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
5.3 创新点 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(10)新型丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合材料修复骨缺损的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
前言 |
第一部分 丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合支架的制备 |
一、SF三维多孔支架的制备及其结构与性能 |
1. 材料与方法 |
2. 结果 |
3. 讨论 |
二、SF/nHA复合多孔支架的制备及其结构与性能 |
1. 材料和方法 |
2. 结果 |
3. 讨论 |
本部分结论 |
第二部分 丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合支架体外实验研究 |
1 材料和方法 |
2 结果 |
3 讨论 |
4 结论 |
第三部分 丝素蛋白/纳米羟基磷灰石修复骨缺损体内实验研究 |
1 材料和方法 |
2 结果 |
3 讨论 |
4 结论 |
全文总结 |
参考文献 |
综述 丝素蛋白复合纳米羟基磷灰石在骨组织工程中的应用 |
参考文献 |
附录一 主要缩略词表 |
附录二 发表论文 |
致谢 |
四、羟基磷灰石复合材料的研究现状与发展趋势(论文参考文献)
- [1]自组织构建有序仿骨纳米纤维素-壳聚糖-羟基磷灰石骨缺损修复支架[D]. 梁建涛. 陕西科技大学, 2021(09)
- [2]羟基磷灰石/丝素纤维/壳聚糖复合多孔材料的制备及性能研究[D]. 张慧杰. 武汉纺织大学, 2021(08)
- [3]可控排布C-Si-Al2O3涂层CF增强HA复合材料的研究[D]. 郑佳梅. 陕西科技大学, 2021(09)
- [4]HA/Ti复合材料的制备和结构控制[D]. 张书维. 中国矿业大学, 2020(07)
- [5]HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料的制备与性能研究[D]. 雷雨涛. 昆明理工大学, 2020(05)
- [6]竹纤维/纳米磷灰石复合材料及其膜材料的研究[D]. 马兵利. 湖南师范大学, 2020(01)
- [7]碱和木聚糖酶协同羟基磷灰石改性竹粉/聚乳酸复合材料制备及性能研究[D]. 郝丞艺. 北京林业大学, 2020
- [8]石灰石基羟基磷灰石涂层及其复合材料去除废水中Cu(Ⅱ)的研究[D]. 陈文金. 南昌大学, 2020(01)
- [9]医用Mg-Zn-Ca非晶合金表面nHA/PCL复合涂层的制备及生物相容性研究[D]. 王彪. 南昌大学, 2020
- [10]新型丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合材料修复骨缺损的实验研究[D]. 高洋. 南京医科大学, 2020(06)