静电纺丝法制备胶原/HA复合骨植入材料及其性能研究

作     者：张恒 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵康

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 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] 0702[理学-物理学] 

主      题：哈弗氏骨单元 定向纤维 浸渍 骨植入 强度 

摘      要：人骨在成分上是由纳米级别的羟基磷灰石、胶原以及其它微量元素组成,微观结构是由哈弗氏骨单元按照一定规则排列而成,其优异的生物与力学性能取决于其复合成分和精密的微观分级结构。本文通过定向静电纺丝技术和浸渍技术,制备出与人体哈弗氏骨单元中骨板结构、化学成分相似的胶原/轻基磷灰石（HA）复合纤维薄膜,再经过有序搭接制备出与人体骨的微观结构相近,具有组成单元尺度分级结构骨植入材料。研究了静电纺丝工艺中收集滚筒转速对复合纤维定向程度的影响,以及煆烧温度、HA颗粒含量、浸渍参数对复合薄膜微观结构的影响,并测试了骨植入材料的力学性能和生物性能。结果表明:采用大分子聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与纳米HA颗粒质量比为1:1的纺丝液,电纺所得复合纤维直径分布均一,滚筒收集所得纤维的有序程度最高可达70%,再经过550 ℃煅烧后得到连续纤维状微观结构的HA薄膜。将HA纤维膜在浓度为4%的胶原溶液中浸渍后得到微观结构连续的胶原/HA复合薄膜,浸渍2次后HA纤维对胶原溶液吸收达到饱和,采用浓度为25%的戊二醛溶液蒸汽对胶原/HA复合纤维膜进行交联后,其水接触角最低为63。,满足骨植入材料表面亲水性要求。交联后复合HA/E3胶原薄膜的抗拉强度,随着纤维有序程度的提高而增加,最高可达1.185 Mpa。将胶原/HA复合薄膜有序组装成哈弗氏骨植入体,其孔隙率受薄膜浸渍次数的影响,浸渍次数越多,孔隙率越小。骨植入材料抗压强度随着胶原/HA薄膜中纤维有序度的提高而增加,最高度可达达4.78 Mpa。样品与SD大鼠成骨细胞共培养时,表现出较好的生物相容性。