纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨水泥的固化机理研究

制备了以ZnO为促凝剂的n-HA／CS复合骨水泥，并对其理化性能和固化机理进行了研究．结果表明，当ZnO／复合材料比为1／S，固化液／（复合材料＋ZnO）之比（L／P）为1．2mL／g时，骨水泥的抗压强度及其对应的固化时间均能够满足临床操作的需要；骨水泥快速固化的机理是其中的Zn^2＋和Ca^2＋与壳聚糖的氨基之间发生了络合反应所致，并形成了密实网络结构，其较大的收缩力使其中的水分子迅速排出，从而实现了骨水泥的快速固化，并赋予其较高的固化强度．     

生物活性羟基磷灰石/二元氨基酸共聚物复合材料的制备和性能

通过原位聚合法制备新型生物活性羟基磷灰石/二元氨基酸共聚物(BHA/PAA)复合材料。采用1 H核磁共振(1 H NMR)、红外光谱(IR)、X-ray衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热分析(DSC)对其组成结构、热性能、力学性能和体外降解性能进行研究。结果表明:BHA颗粒均匀分散在PAA基质中,形成的复合材料具有良好的均一性;复合材料的无机相和有机相之间存在着一定的化学键相互作用;由于BHA的引入,复合材料的结晶速率加快,整体结晶度下降;复合材料具有良好的力学性能,其抗压强度随着BHA含量的增加而明显提高,抗弯强度略有减小,当BHA含量为30%(质量分数)时,复合材料的抗压强度和抗弯强度分别为141.02MPa和86.32MPa,力学性能与人体皮质骨相匹配;体外降解实验结果表明,随着BHA含量的增加,材料的降解速率加快,且在降解过程中保持良好的力学性能稳定性,在骨修复方面具有潜在的应用。     

减压辅助法制备PPDO

本文以辛酸亚锡(Sn(OCt)_2)为催化剂,乙二醇为引发剂,首次采用减压辅助法合成聚对二氧环己酮(Poly(p-dioxanone),PPDO),并系统研究了引发剂、减压时间及引发时间对聚合反应的影响。利用红外光谱(IR)、核磁光谱(~1H NMR)、特性粘度(η)、X射线广角衍射(WAXD)及差示扫描量热法(DSC)对聚合产物的结构及热力学性能进行初步探讨。IR、~1H NMR及WAXD测试结果表明:减压法能够得到高纯度且晶型相同的PPDO产物。且在减压12h时,单体转化率达到最大值(86.5%)。引发6h时,单体转化率达到84.5%。而未加引发剂时,单体转化率仅为81.1%。DSC测试结果表明:产物的熔融温度(T_m)与结晶温度(T_c)均随减压时间及引发时间的延长呈现先上升后降低的趋势。相比传统方法,减压辅助法能够获得更高的产率。同时有效地避免了溶解-沉淀提纯而引入的杂质。     

聚6-氨基己酸-β-丙氨酸的合成及降解行为研究

采用熔融缩聚法制备了一种新型可降解的6-氨基己酸(6N)和β-丙氨酸(βA)的二元共聚物(PAA),并研究了该共聚物的性能。采用红外光谱分析(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)等手段对其结构进行了表征,结果表明,所合成的材料是2种单体的聚酰胺共聚物;随β-丙氨酸含量的增加,共聚物的结晶度、熔融温度呈先减小后增大的趋势,而分解温度呈依次减小的趋势,当共聚物中2种单体摩尔比为1∶1时,其为无定形共聚物。共聚物在去离子水中的降解实验结果表明,材料具有良好的降解性能;不同单体比例合成的共聚物中,共聚物的降解速率与共聚物的结晶度成反比,当聚合物中2种单体摩尔比为1∶1时,聚合物的降解速度最快,2周后几乎完全降解;整个降解过程中,降解液的pH值都维持在相对稳定的水平。在环保方面,该材料可望有良好的应用前景。     

n-HA/PA66复合材料中两相间作用机理研究

采用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)从分子水平上分析了纳米羟基磷灰石／聚酰胺66生物复合材料中纳米羟基磷灰石(n-HA)和聚酰胺66(PA66)之间的相互作用机理。结果表明，纳米羟基磷灰石与聚酰胺66之间主要通过氢键结合，而氢键作用主要发生在纳米羟基磷灰石的羟基和聚酰胺的仲氨基之间。氢键的方向性，削弱了PA66的β结晶取向，复合材料中PA66的结晶形态主要是α晶型。纳米羟基磷灰石和聚酰胺66之间的氢键作用，增加了成核点，起到了异相成核剂的作用，虽然加快了PA66的成核速率，但同时会使体系的粘度增加，影响PA66的有序排列而导致PA66的结晶度降低。     

骨组织工程用纳米羟基磷灰石/ 壳聚糖多孔支架材料的制备及性能表征

以16.7%(质量分数)的柠檬酸水溶液作溶剂,通过粒子沥滤法制备了 n HA/CS多孔材料,并对其进行了IR、XRD、SEM、孔隙率及力学性能测试。结果表明n HA/CS复合材料中羟基磷灰石呈弱结晶状态,复合前后两组分的化学组成未发生显著变化,但两相间发生了相互作用。多孔材料呈高度多孔结构,孔壁上富含微孔,孔间贯通性高;复合材料/致孔剂质量比为1时,多孔材料的孔隙率为 53%,其抗压强度可达17 MPa左右,可以满足组织工程支架材料的要求。     

多元氨基酸共聚物/含锶硫酸钙复合材料制备及体外降解性能研究

通过原位聚合法制备了一种新型的骨修复材料——多元氨基酸共聚物/含锶硫酸钙复合材料(硫酸钙含量为40%(质量分数)),并研究了其体外降解性能,同时考察了掺锶对材料降解性能的影响。结果表明,未掺锶的多元氨基酸共聚物/硫酸钙复合材料降解速度过快,降解初期,降解产物对材料周围环境pH值影响较大;多元氨基酸共聚物/含锶硫酸钙复合材料具有良好的体外降解性能:在PBS溶液中浸泡12周后材料总失重达到26.62%;降解初期1周内,材料具有较高的降解速率,达到14.5%,溶液中的Ca2+、Sr2+浓度快速增加,pH值则降至最低,达到5.83;随着降解时间的延长,材料降解速度和降解液中Ca2+、Sr2+浓度趋于稳定,降解液pH值逐渐回升,基本保持在7.4左右;对复合材料表面沉积物分析发现其为羟基磷灰石,表明材料具有良好的生物活性。     

新型可降解硫酸钙/聚酰胺复合材料的制备和表征

以6-氨基己酸(6-aminohexanoic acid,N6)和丁内酰胺(又名α-吡咯烷酮,α-pyrrolidone,α-P)为原料,通过6-氨基己酸熔融缩聚使丁内酰胺开环制备了一系列新型聚酰胺,优化选取6-氨基己酸与丁内酰胺摩尔比为7∶3的聚合物作为基体与硫酸钙(CS)复合,制备了新型可降解硫酸钙/聚酰胺复合材料。通过乌氏粘度计、万能力学实验机、红外光谱(IR)、差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和X光电子能谱(XPS)对其特性黏数、抗压强度及组成与结构进行了表征,并研究了复合材料在磷酸缓冲溶液(PBS)的体外降解性能。结果表明产物为具有酰胺键结构的聚合物,6-氨基己酸与丁内酰胺摩尔比为7∶3时聚合物既能最大程度地引入丁内酰胺又具有较好的力学性能。复合材料无机相与有机相之间存在化学键作用。体外降解实验表明本文合成的聚酰胺是可降解的;相比于聚合物,硫酸钙/聚酰胺复合材料具有更快的降解速率;随着硫酸钙含量的增加,复合材料的失重率增加;在降解过程中降解液pH值维持在6.6～7.4之间。由于复合材料既具备有机组分良好的力学性能又具备硫酸钙良好的生物相容性和降解性能,所以该硫酸钙/聚酰胺复合材料可望在骨修复领域得到运用。     

磷酸氢钙/氨基酸共聚物生物活性复合材料

通过原位聚合法制备了磷酸氢钙/四元氨基酸共聚物(DCP/PAA)复合材料, 并采用XRD和IR方法对其组成结构进行了表征, 用模拟体液和Tris-HCl溶液分别研究了复合材料的体外生物活性和降解性能。结果表明: DCP/PAA复合材料的无机相与有机相存在着一定的相互作用; 聚合反应时间对复合材料的强度有明显的影响, 反应时间越长, PAA的黏度越大, 材料的抗压强度越高; 复合材料具有很好的生物活性, 其表面能够在模拟体液中形成磷灰石层, 新形成磷灰石的Ca与P原子比为1.59, 为缺钙磷灰石; 复合材料能够在Tris-HCl溶液中降解, PAA的黏度对复合材料在Tris-HCl中的降解有一定的影响。复合材料浸泡在Tris-HCl溶液中, 溶液的pH值在浸泡初期略有下降, 但4周后稳定在7.0~7.2, 与人体环境pH值接近。     

新型n-HA增强复合生物材料的结构与性能

在双螺杆挤出机上制备了新型纳米羟基磷灰石增强聚酰胺66／高密度聚乙烯（n—HA／PA66／HDPE）复合生物材料．研究了不同配比复合材料的微观结构、相界面作用对力学性能和吸水性能的影响及作用机理。分析表明，通过n—HA粒子与极性PA相界面的结合，减少了酰胺基与水分子的结合，实现了复合体系强韧性的提高和吸水率的下降。PE在PA基体中微观形态的不同导致了复合材料性能的差异，球状分布有利于材料的韧性增加，但吸水率降低很少；网状分布时，PE／PA两相间空隙较多，材料力学性能降低，但吸水率却大幅下降。