基于水凝膠模板原位合成磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料及表征

基于水凝膠模板原位合成磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料及表征01一、背景與目的三、結(jié)果與討論二、材料與方法四、結(jié)論目錄030204內(nèi)容摘要隨著人口老齡化的加劇，骨折和骨缺損的發(fā)病率逐漸上升，骨組織修復(fù)材料的需求也越來(lái)越大。磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料由于具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，已成為一種重要的骨修復(fù)材料。本次演示將介紹一種基于水凝膠模板原位合成磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料的新方法，并對(duì)其性能進(jìn)行表征。一、背景與目的一、背景與目的傳統(tǒng)的磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料主要包括生物活性玻璃和陶瓷等。這些材料雖然具有較好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，但存在力學(xué)性能差、脆性大等缺點(diǎn)，影響了其臨床應(yīng)用效果。因此，尋找一種具有良好生物相容性、優(yōu)良的力學(xué)性能和骨傳導(dǎo)性的磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。一、背景與目的水凝膠模板原位合成是一種制備無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化材料的方法，該方法將有機(jī)高分子網(wǎng)絡(luò)與無(wú)機(jī)前驅(qū)體相結(jié)合，通過(guò)調(diào)控制備條件，可獲得具有特定形貌和性能的無(wú)機(jī)材料。本次演示旨在利用水凝膠模板原位合成的方法制備具有優(yōu)良性能的磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料，為骨折和骨缺損的治療提供一種新的選擇。二、材料與方法1、材料1、材料本實(shí)驗(yàn)所用的材料包括：聚丙烯酰胺（PAM）、磷酸鈣前驅(qū)體溶液（Ca/P比為1.5）、氫氧化鈉、鹽酸乙二胺四乙酸二鈉等。2、設(shè)備2、設(shè)備實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備包括：電子天平、攪拌器、恒溫干燥箱、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、X射線衍射儀（XRD）等。3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（1）PAM水凝膠的制備：將PAM溶于去離子水中，加入交聯(lián)劑戊二醛，攪拌均勻后靜置脫泡，然后倒入模具中，在37℃下固化后獲得PAM水凝膠。3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（2）磷酸鈣前驅(qū)體的引入：將磷酸鈣前驅(qū)體溶液均勻滴加到PAM水凝膠中，靜置24h，使前驅(qū)體充分滲透到水凝膠中。3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（3）原位合成磷酸鈣：將固化后的PAM水凝膠在80℃下干燥，然后置于氫氧化鈉和乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液中，于90℃下反應(yīng)2h，洗滌、干燥后得到磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料。4、數(shù)據(jù)分析4、數(shù)據(jù)分析利用SEM觀察材料的形貌，通過(guò)EDS分析元素組成，使用XRD測(cè)定材料的物相結(jié)構(gòu)，并測(cè)試材料的力學(xué)性能和生物活性。三、結(jié)果與討論1、材料制備過(guò)程與機(jī)理1、材料制備過(guò)程與機(jī)理PAM水凝膠的制備過(guò)程中，PAM高分子鏈在交聯(lián)劑戊二醛的作用下相互交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，去離子水作為溶劑參與其中，形成了具有良好生物相容性的水凝膠載體。磷酸鈣前驅(qū)體的引入過(guò)程中，前驅(qū)體溶液中的鈣離子和磷酸根離子與水凝膠載體發(fā)生相互作用，形成無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化材料。1、材料制備過(guò)程與機(jī)理原位合成過(guò)程中，氫氧化鈉和乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液作為反應(yīng)介質(zhì)，誘導(dǎo)磷酸鈣晶體在已形成的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)中生成并生長(zhǎng)，最終得到具有特定形貌和性能的磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料。2、材料性能與優(yōu)勢(shì)2、材料性能與優(yōu)勢(shì)通過(guò)SEM觀察發(fā)現(xiàn)，所制備的磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料具有多孔結(jié)構(gòu)，孔徑大小約為50～100μm，這種結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞。EDS分析表明，材料中主要含有鈣、磷、氧等元素，且原子比接近于骨組織中的鈣磷比，具有良好的生物活性。XRD結(jié)果表明，所制備的材料為羥基磷灰石相磷酸鈣，與天然骨組織的成分相似。2、材料性能與優(yōu)勢(shì)力學(xué)性能測(cè)試表明，所制備的磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料具有較高的抗壓強(qiáng)度和良好的韌性，能夠滿足骨組織修復(fù)的要求。此外，生物活性實(shí)驗(yàn)表明，該材料能夠促進(jìn)細(xì)胞的粘附、增殖和分化，表現(xiàn)出良好的生物相容性。2、材料性能與優(yōu)勢(shì)相比傳統(tǒng)的磷酸鈣類骨組織修復(fù)材料，基于水凝膠模板原位合成的方法具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）通過(guò)調(diào)控水凝膠模板的交聯(lián)度和前驅(qū)體的引入量，可以優(yōu)化材料的孔徑、孔隙率和力學(xué)性能；（2）水凝膠模板的生物相容性良好，有利于細(xì)胞的粘附和生長(zhǎng)；（3）采用原