含钆稀土_甲壳素人工骨膜的制备与性能研究.pdf

摘要

摘要

理想的人工骨膜应具备适宜的孔隙结构、力学强度与柔韧性、生物相容性、骨诱

导性、生物降解性、低免疫排斥性和抗炎抗菌性。单一天然高分子材料如甲壳素虽然

具有一定的优势，但还存在力学性能不强和功能性受限等缺点，在骨修复材料中未能

得到充分高效的利用。材料的简易复合，可弥补各自组分不足。论文以甲壳素为人工

骨膜基体，通过引入其他有机分子或无机微纳米粒子，优化工艺及材料组合，促进力

学性能、骨传导性能、生物活性和可控降解性的提升，为实现人工骨膜的多功能一体

化奠定基础。

首先，本论文以甲壳素粉末为原料，以11wt%NaOH/4wt%的尿素水溶液为溶解

体系，利用低温冻融法制备甲壳素膜。制备过程中，探索甲壳素含量、粒径、超声时

间、功率、冻融时间和浸泡溶液等条件对甲壳素膜材料性能的影响，确定最优力学性

能甲壳素膜的制备条件。进一步，通过红外、XRD检测再生甲壳素膜的化学基团和

晶体结构变化，通过体积变化率和含水量测试研究膜在干湿状态下的体积和含水量-

变化，通过静态水接触角和热重-差热分析确定膜的亲疏水性和热稳定性。通过SEM

观察甲壳素膜在不同降解时间的孔隙结构变化。研究表明，甲壳素含量7wt%，粒径

15030100W2

为目，超声时间、功率分别为分钟和，冻融天数为天，浸泡溶液为

无水乙醇时，拉伸强度较强，可达2.4MPa左右，拉伸应变为80%。所用的甲壳素为

α-甲壳素，经过再生后甲壳素膜的结晶性稍微降低。甲壳素湿干膜的含水量为-79.60%，

体积变化率约为79.57%，具有良好的亲水性和热稳定性。甲壳素膜表面相对较致密，

孔径大小不一，孔径分布在0.2μm-1.8μm。随着在PBS溶液中降解14天时，表面结

构明显因降解破坏，孔径增加到0.3μm-6μm。

其次，以甲壳素为基体，通过引入不同浓度有机质（明胶、甘油等）和无机质（羟

基磷灰石、二氧化硅、五氟钆钡、磷酸钆）中的一种，研究双复合材料体系对甲壳素

人工骨膜物化性能的影响。经过力学对比分析发现，复合材料种类及浓度对甲壳素膜

0.4%1%0.2%

具有较明显的影响。当复合材料分别为明胶（）、甘油（）、羟基磷灰石（）、

二氧化硅（0.2%）、五氟钆钡（0.2%）和磷酸钆（0.1%）时，复合膜的拉伸强度（拉

2.8MPa108%2.0MPa80%2.1MPa111%2.7MPa

伸应变）分别可达到（）、（）、（）、

118%2.6MPa101%3.2MPa110%

（）、（）和（），与对照组甲壳素膜相比拉伸强度

分别提高了60%、8.1%、24%、54%、62.5%、37.5%。对二元体系复合膜在37℃含

溶菌酶的PBS溶液中的降解性进行研究，研究发现明胶甲壳素膜降解最快，降解率/

8%/SiO/BaGdF/2%

为，甘油甲壳素、2甲壳素和5甲壳素的降解较慢，降解率均为。

I

摘要

个别复合材料的表面结构有所差异，其中明胶甲壳素和/SiO/甲壳素的三维网络结构

2

更加明显。

最后，根据之前的研究工作，进一步探索三复合体系对甲壳素膜物化性能的影响。

以具有较好力学性能及生物活性的