【摘要】：羥基磷灰石(Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2,HA)是人體骨組織的主要成分,人工合成HA具有優(yōu)秀的生物活性,但為了擴(kuò)展其在臨床中的應(yīng)用還需要利用多種方法對其進(jìn)行改性。通過摻雜金屬離子改性羥基磷灰石已被廣泛研究,其中銀摻雜羥基磷灰石(AgHA)因其獨(dú)特的抗菌性能而廣受關(guān)注。此外,人工合成的HA機(jī)械性能較差,往往需要在粉體中加入第二相作為支撐相增強(qiáng)其力學(xué)性能。本論文首先合成了AgHA粉體,其后分別以聚乳酸(PLA)和氧化石墨烯(GO)作為支撐相合成銀摻雜羥基磷灰石/聚乳酸(AgHA/PLA)復(fù)合涂層和銀摻雜羥基磷灰石/氧化石墨烯(AgHA/GO)復(fù)合材料并在此基礎(chǔ)上合成了銀摻雜羥基磷灰石/氧化石墨烯/聚乳酸(AgHA/GO/PLA)三相復(fù)合涂層。通過X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、X射線能量色散儀(EDX)、X射線光電子能譜(XPS)和透射電鏡(TEM)等測試手段對所制備的樣品進(jìn)行分析和研究,以大腸桿菌(E.coli)為菌種測試各樣品的抗菌性能,并對復(fù)合涂層的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。采用化學(xué)沉淀法經(jīng)高溫?zé)Y(jié)合成不同起始[Ag]/[Ca]摩爾比的AgHA粉體,同時(shí)研究當(dāng)初始銀含量發(fā)生變化時(shí)粉體性質(zhì)的變化。研究表明銀離子成功取代部分鈣離子進(jìn)入HA晶格中,但隨著銀含量的增加HA晶格扭曲進(jìn)而會導(dǎo)致粉體晶型變化。而部分銀離子無法進(jìn)入晶格從而形成磷酸銀并在高溫?zé)Y(jié)過程中會發(fā)生自氧化還原反應(yīng)生成銀單質(zhì)。銀單質(zhì)與銀離子間的協(xié)同作用極大的提升了AgHA粉體的抗菌活性。利用已合成的AgHA粉體,通過旋涂法在304不銹鋼板上制備AgHA/PLA復(fù)合涂層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在含銀量高的復(fù)合涂層中同時(shí)存在Ag~0與Ag~+,而它們的協(xié)同作用使得復(fù)合涂層的抗菌效果有了顯著提高。PLA導(dǎo)致復(fù)合涂層中的非晶相增多,涂層表面出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。但是PLA的存在有效提高了復(fù)合涂層的粘結(jié)性能及拉伸性能。采用水熱法合成了AgHA/GO復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過水熱法可以獲得高結(jié)晶度的AgHA粉體,而在復(fù)合材料中AgHA粉體緊密附著在GO層狀結(jié)構(gòu)表面。隨著銀含量的增加,晶體中出現(xiàn)不定型相并在GO表面出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象,但AgHA/GO復(fù)合材料的抗菌性能也逐漸增強(qiáng)。因?yàn)橹苽溥^程中沒有高溫?zé)Y(jié)導(dǎo)致復(fù)合材料中沒有單質(zhì)銀的存在,在缺少Ag~0與Ag~+間的協(xié)同作用的情況下提高含銀量對復(fù)合材料的抗菌性能提升有限。而且隨著含銀量的增加團(tuán)聚現(xiàn)象的加重,可能會影響游離Ag~+的釋放,從而影響AgHA/GO復(fù)合材料的抗菌性能。利用已合成的AgHA/GO粉體,通過旋涂法在304不銹鋼板上制備AgHA/GO/PLA三相復(fù)合涂層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明AgHA晶體依舊附著在GO的層狀結(jié)構(gòu)上并且隨著銀含量增加出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象,而PLA將各相包覆在一起。銀含量的變化對復(fù)合涂層的力學(xué)性能影響不顯著。而隨著GO的加入GO同PLA間的相互作用導(dǎo)致了三相復(fù)合涂層的粘結(jié)性能受到削弱,拉伸性能得到提高,斷裂伸長率下降。
【圖文】：

由圖 1.1 可以看出由于石墨烯納米薄中受到腐蝕后并未完全消失，均勻的表面礦化后型轉(zhuǎn)變成了扭曲的紙片型。48]通過球磨法制備羥基磷灰石/石墨烯納米薄片前燒結(jié)粉體從而制得羥基磷灰石體積分?jǐn)?shù)為 100%納米薄片/羥基磷灰石復(fù)合材料。Bajpai[48]等認(rèn)為是沿著脈沖電流的方向作用在樣品上，因此在燒流方向以及垂直電流方向的性能肯定會有所差異抗壓性能以及從不同方向觀測復(fù)合材料的表面形離子提燒結(jié)法合成的復(fù)合材料在平行于燒結(jié)過程，產(chǎn)生的孔隙也呈狹長狀，從而使得在沿壓力方從而導(dǎo)致平行于壓力方向的材料強(qiáng)度更高，而在性。

銀摻雜羥基磷灰石復(fù)合材料的合成、表征及相關(guān)性能研究應(yīng)用上的需求，研究的重點(diǎn)必將逐漸由羥基磷灰石基的兩相復(fù)合材料/復(fù)合涂層轉(zhuǎn)向羥基磷灰石基的三相復(fù)合材料/復(fù)合涂層的性能提升。Yan 等[53]通過電極作用在電池陽極處理鈦板從而獲取的排列極度有規(guī)律的中空鈦納米棒，并在納米棒上制備三相復(fù)合涂層。圖 1.2 為純羥基磷灰石表面以及明膠/氧化石墨烯/羥基磷灰石（Gelatin/GO/HA）復(fù)合涂層分別沉積在中空鈦納米棒表面后的場發(fā)射電子顯微鏡（FESEM）圖。由圖 1.2 可以看出純羥基磷灰石表面呈現(xiàn)出羥基磷灰石晶體典型的針狀晶型，，而復(fù)合涂層的表面則因?yàn)椴煌牧系奈锘再|(zhì)不同從而生成了相互交聯(lián)呈網(wǎng)狀的多孔結(jié)構(gòu)。Yan 等[40]發(fā)現(xiàn)復(fù)合涂層這種獨(dú)特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中更加有利于成骨細(xì)胞的粘附以及培養(yǎng)后成骨細(xì)胞間的物質(zhì)交換。相比純羥基磷灰石，三相復(fù)合涂層不僅僅表現(xiàn)出更好的生物相容性，同時(shí)對增殖成骨細(xì)胞也有著更強(qiáng)的促進(jìn)作用。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2620822