左旋多巴胺对羟基磷灰石仿生合成及性能影响的研究

作     者：李小花 

作者单位：广东工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：成晓玲

授予年度：2014年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：羟基磷灰石 左旋多巴胺 水热法 仿生合成 复合粉体 

摘      要：羟基磷灰石(HAP)作为一种优异的骨修复替代材料,虽然具有良好的生物性能,但是脆性大、强度低、高温易分解的性质使其应用受到极大的限制。然而具有特殊形貌及结构特性的羟基磷灰石可提高自身的性能,所以近年来,受生物矿化学的启发,在反应体系中加入生物分子模板物质制备尺寸及形貌可控的羟基磷灰石的方法引起广泛关注,可提高羟基磷灰石的生物性能和力学强度,同时用于制备有机／无机型复合粉体。所以如何利用生物分子辅助-仿生矿化法调控材料的大小、形态、结构、生长取向和排布是提高有机／无机复合粉体性能的重要手段之一。 针对现阶段多采用一些表面活性剂和高分子聚合物等非生物大分子调控HAP的结构特性和对模板剂与无机物之间的相互协同作用的研究较少,本论文进行了生物分子左旋多巴胺(L-DOPA)对羟基磷灰石仿生合成及生物性能影响的研究。本论文围绕以生物分子L-DOPA模板辅助,水热仿生法制备具有独特形貌和结构特性的HAP/L-DOPA复合粉体,并对其生物性能进行研究,提出了生物模板辅助-水热仿生法制备HAP/L-DOPA复合粉体技术,发展了具有特殊形貌的HAP/L-DOPA复合粉体的理论研究,并研究了HAP/L-DOPA复合粉体的形貌形成机制。旨在深入理解L-DOPA生物模板在水热仿生矿化制备过程中对羟基磷灰石晶体形核、生长及形貌的调控作用,进而探索L-DOPA生物模板对HAP/L-DOPA复合粉体的结构特性的影响机制及生物性能影响的研究,为HAP/生物分子复合粉体的制备工艺开发具有指导意义。 本论文的主要内容概括如下： (1)水热法仿生制备工艺参数对HAP/L-DOPA复合粉体的物相结构的影响较大。pH值变化从pH5到pH10时,HAP/L-DOPA复合粉体从三斜磷钙石(CaHPO4)—碱式磷酸钙(Ca9HPO4(PO4)5OH)—羟基磷灰石(HAP)的物相转化;而水热时间的延长却让HAP/L-DOPA复合粉体的物相结构从CaPO3(OH)向HAP转变;水热温度变化从120℃至180℃时,HAP/L-DOPA复合粉体为纯HAP物相,且结晶度随水热温度的升高而增大。 (2)研究结果发现水热工艺参数直接造成HAP/L-DOPA复合粉体形貌的差异。随着L-DOPA生物分子的浓度增大,HAP/L-DOPA复合粉体的表面形貌由一维棒状形貌一二维有棱角的平板状形貌一二维叶状形貌变化。pH值变化从pH5到pH10时,HAP/L-DOPA复合粉体的表面形貌由棒状向平板状形貌转变。当pH值为5时,L-DOPA浓度为83%,可制备具有竹叶形貌的HAP/L-DOPA复合粉体;随着水热时间的延长HAP/L-DOPA复合粉体的表面形貌向纳米颗粒形貌—蜂窝状形貌—花状形貌—棒状和片状混合形貌—平板状形貌变化;水热温度从120℃升高至180℃HAP/L-DOPA复合粉体的表面形貌从不规则片状形貌—棒状和片状形貌—棒状形貌—平板状形貌转变。 (3)体外溶解实验结果表明：HAP/L-DOPA复合粉体经过SBF溶液的浸泡,其表面沉积了类骨碳酸磷酸盐,表面的平板HAP变薄也变卷曲,质量随浸泡时间的延长而增大,但是SBF溶液的pH值变化不大,表明HAP/L-DOPA复合粉体作为植入体不会改变人体生理体液的酸碱环境。 (4)MTT实验表明：通过MTT法对HAP/L-DOPA复合粉体的毒性等级进行评价,细胞毒性等级在0-1级范围,有利于L-929细胞的生长、增殖和代谢,L-929细胞的细胞增殖率都在85%以上,具有良好的细胞相容性。