【摘要】：組織工程研究的主要目的是利用活細(xì)胞和生物材料,體外培養(yǎng)或者構(gòu)建組織和器官,以修復(fù)或替代損傷的組織或器官。種子細(xì)胞是實(shí)現(xiàn)組織重建的前提和基礎(chǔ),利用微載體培養(yǎng)技術(shù)對(duì)組織工程種子細(xì)胞進(jìn)行體外擴(kuò)增,是現(xiàn)如今最常用、最有效的方法。目前,大多數(shù)微載體材料仍是聚合物,制備新型的生物性能優(yōu)良的微載體材料仍是組織工程與再生醫(yī)學(xué)比較重要的問(wèn)題。羥基磷灰石(HA)具有優(yōu)良的生物活性和生物相容性,被認(rèn)為是一種潛在的細(xì)胞培養(yǎng)微載體材料。然而,因HA的理論密度較高限制了其作為微載體材料的應(yīng)用。對(duì)HA復(fù)合高分子類(lèi)材料的微載體已有研究,但是HA復(fù)合無(wú)機(jī)材料作為細(xì)胞培養(yǎng)微載體的相關(guān)研究還很少�？招牟Ａ⑶�(HGM)以其良好的物理化學(xué)性質(zhì)被廣泛地開(kāi)發(fā)利用,在其表面涂覆不同性質(zhì)的涂層,可使其具有不同的功能特性。 本研究針對(duì)HGM的物理化學(xué)性質(zhì),選擇NaOH, Ca(OH)2和Piranha溶液三種不同的表面處理方式對(duì)其進(jìn)行表面活化,通過(guò)簡(jiǎn)易的仿生沉積的方法在其表面沉積了HA涂層,制備出了HA-HGM復(fù)合空心微球。同時(shí),對(duì)三種不同表面處理方式的機(jī)理進(jìn)行了討論,優(yōu)化了每種處理方式的工藝參數(shù),并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征,確定了合適的表面處理方式。通過(guò)調(diào)整沉積時(shí)間、模擬體液(SBF)的濃度、液固比等參數(shù),分別利用X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、紅外光譜分析儀(FTIR)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、比表面積分析儀(SSA)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、X射線(xiàn)光電子能譜儀(XPS)、掃描探針顯微鏡(SPM)等手段對(duì)涂層的相組成、原子團(tuán)、形貌、比表面積、微觀結(jié)構(gòu)、表面成分以及表面粗糙度進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,優(yōu)化出沉積工藝,并探索了煅燒對(duì)HA涂層微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。在此基礎(chǔ)上,選取了兩種HA-HGM復(fù)合空心微球,對(duì)MC3T3成骨細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),通過(guò)MTT法檢測(cè)了細(xì)胞的增殖率,并檢測(cè)了堿性磷酸酶(ALP)活性和細(xì)胞分泌蛋白的功能,初步研究了HA-HGM復(fù)合空心微球作為成骨細(xì)胞培養(yǎng)微載體的性能。 結(jié)果表明,HGM主要組成成分是Si02和A1203,呈中空灰白色的規(guī)則球形,表面光滑,主要由短棒狀的晶體和非晶玻璃體組成。三種表面處理方式均可激發(fā)HGM的化學(xué)活性,激發(fā)的機(jī)理有所不同,但是關(guān)鍵還是使Si-O鍵和Al-O鍵斷裂,破壞其Si-O-Si或Si-O-A1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)三種方式不同表面處理后,利用仿生沉積法均可在HGM表面沉積碳酸化的HA。通過(guò)分析HA涂層的結(jié)構(gòu)和性能,以操作簡(jiǎn)便易行和無(wú)危險(xiǎn)性為原則,選擇最優(yōu)的表面處理方式是HGM在1mol/L NaOH溶液中于36.5℃下處理2h。 沉積時(shí)間、SBF的濃度以及液固比等條件對(duì)沉積層HA的結(jié)構(gòu)和性能有明顯的影響。隨著沉積時(shí)間的延長(zhǎng),HA涂層的厚度不斷增加,沉積速度約為0.14μm/dayo沉積時(shí)間延長(zhǎng)到15天后,沉積層的生長(zhǎng)速度變得緩慢,浸泡18天后生長(zhǎng)進(jìn)入平臺(tái)期。這主要是由于沉積層厚度增加,使得作為HA的形核點(diǎn)的富硅層溶解出的速度降低引起的。同時(shí),浸泡時(shí)間為15天時(shí),涂層表面部分出現(xiàn)微裂紋,而且隨浸泡時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng),微裂紋增加,甚至使涂層從HGM表面脫落。在低濃度的SBF溶液中,HGM表面不能沉積HA涂層,只有在1.5倍以上濃度的SBF溶液中才能順利沉積HA涂層。SBF濃度增大對(duì)沉積層生長(zhǎng)速度的影響并不明顯。液固比也是影響沉積層性能的一個(gè)重要因素,研究表明,在1.5SBF溶液中,只有液固比在高于150：1以上才能沉積HA涂層。在本研究條件下,合適的工藝參數(shù)是無(wú)生物玻璃活化,1.5SBF,液固比150：1,沉積時(shí)間15天。 仿生沉積的HA涂層表面以片狀的結(jié)構(gòu)相互交錯(cuò),彎曲排列而成,形成花瓣?duì)�。涂層的結(jié)晶度不高,并且是含有碳酸根的類(lèi)骨磷灰石,厚度約為2μm,孔徑大小約為100nm,可以促進(jìn)細(xì)胞在材料表面的響應(yīng),有利于細(xì)胞的黏附與增殖和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞功能。HA沉積層由近基體的致密層和近表面的多孔疏松層的雙層結(jié)構(gòu)組成。 在500-800℃之間對(duì)微球進(jìn)行煅燒處理,總體上隨煅燒溫度升高,HA涂層的比表面積迅速降低,孔徑尺寸不斷增大,花瓣?duì)疃嗫仔蚊蚕?逐漸由納米顆粒代替。煅燒溫度為600℃時(shí),總孔體積最大(0.0359ml／g),孔分布均勻。這主要是因?yàn)殪褵^(guò)程中碳酸根不斷從HA涂層晶體中釋放出來(lái),同時(shí),多孔花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)變成均勻的納米顆粒組成的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。煅燒溫度升高到700℃時(shí),沉積層內(nèi)晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化生成磷酸三鈣(TCP)。HRTEM結(jié)果表明,沉積層HA中含有少量的非晶,片狀結(jié)構(gòu)存在于整個(gè)涂層中。經(jīng)過(guò)煅燒處理后,組成HA的顆粒成棒狀結(jié)構(gòu),結(jié)晶度升高,表面粗糙度先降低后升高。 選取未煅燒(HA-w)和600℃(HA-600)煅燒30min的HA-HGM復(fù)合空心微球?yàn)檠芯繉?duì)象,以MC3T3成骨細(xì)胞為目標(biāo)細(xì)胞,研究了復(fù)合微球?qū)Τ晒羌?xì)胞培養(yǎng)的能力。研究表明,對(duì)MC3T3培養(yǎng)24h后,成骨細(xì)胞能較好的在空心微球表面進(jìn)行黏附和鋪展。煅燒后的樣品,因HA涂層與基體HGM結(jié)合強(qiáng)度降低,使得在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中部分涂層發(fā)生脫落現(xiàn)象,對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)和形貌觀察造成了不利影響。而且發(fā)現(xiàn),成骨細(xì)胞在HGM基體上呈現(xiàn)薄膜狀態(tài),無(wú)細(xì)胞核存在,這說(shuō)明HGM本身不利于成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)。 HA-HGM復(fù)合空心微球表面具有良好的生物相容性和活性,同時(shí),在培養(yǎng)板中又增加了培養(yǎng)的面積。因此,MTT試驗(yàn)表明成骨細(xì)胞在HA-w微球存在下的增殖率高于空白對(duì)照組的增殖率。成骨細(xì)胞功能檢測(cè)也表明,實(shí)驗(yàn)組ALP的活性要高于空白對(duì)照組。試驗(yàn)表明,HGM表面仿生沉積HA涂層所得到的HA-HGM復(fù)合空心微球適用于成骨細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：R318.08

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 龔沛;王欣宇;郭潔;;通過(guò)仿生法在純鎂表面制備羥基磷灰石涂層的研究[J];化工中間體;2008年03期

2 何福明;劉麗;趙士芳;趙姍姍;陳松;王小祥;;多孔純鈦種植體表面快速沉積鈣磷涂層的研究[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2007年04期

3 王欣宇;唐舟;郭潔;;在硅橡膠表面仿生制備磷灰石涂層的研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2010年13期

4 林嵐云,劉榕芳,肖秀峰;EDTA自組裝單分子層仿生誘導(dǎo)生長(zhǎng)羥基磷灰石涂層[J];福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

5 王福玉,梁增輝;TiO_2光催化劑及在水處理中的應(yīng)用[J];環(huán)境與健康雜志;2002年03期

6 崔濤，，何仲貴，唐星;曲尼司特制劑研究進(jìn)展[J];西北藥學(xué)雜志;1995年02期

7 趙剛,李六文,李江虹,揚(yáng)建民;微球控釋制劑的研究進(jìn)展[J];山東醫(yī)藥工業(yè);1999年03期

8 隋少峰,劉志艷,張紅,江媛媛;二氧化鈦光降解飲用水中藻毒素的研究進(jìn)展[J];中國(guó)公共衛(wèi)生;2004年07期

9 高軍,黃岳山,支曉興;頜骨骨折固定鈦板表面仿生合成HA活性陶瓷的研究[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2004年03期

10 ;[J];;年期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張占文;王朝陽(yáng);李波;杜守德;魏勝;黃勇;高黨忠;袁玉萍;林波;初巧妹;陳素芬;;空心微球氣體總量抽樣測(cè)量誤差分析[A];第七屆全國(guó)激光科學(xué)技術(shù)青年學(xué)術(shù)交流會(huì)專(zhuān)輯[C];2003年

2 展紅全;江向平;李小紅;羅志云;羅凌虹;;水熱界面反應(yīng)制備二氧化鈦空心微球[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

3 彭小波;倪嘉;鮑田;彭程;;空心玻璃微球在貯氫材料中的研究進(jìn)展[A];2010全國(guó)玻璃技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2010年

4 宋彩霞;王德寶;古國(guó)華;胡正水;張燦英;;CdS空心微球的制備與表征[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅱ[C];2004年

5 張敬杰;宋廣智;劉新厚;;非晶態(tài)二氧化硅空心微球吸波材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二屆隱身功能材料學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

6 胡丹;陳敏;;磁性熒光PMMA/Fe_3O_4-ZnS空心微球的制備及表征[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

7 李軍奇;何作利;朱振峰;;TiO_2空心微球的控制合成及表征[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第5分冊(cè)）[C];2010年

8 李本俠;王艷芬;;MoS2空心微球的合成、表征及形成機(jī)理[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第2分冊(cè)）[C];2010年

9 李越湘;徐玉欣;彭紹琴;;空心玻璃微球負(fù)載TiO_2光催化回收銀[A];21世紀(jì)太陽(yáng)能新技術(shù)——2003年中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

10 葉夏雷;宋玉哲;劉斌;林樹(shù)美;王運(yùn)福;韓根亮;李工農(nóng);劉國(guó)漢;;α-Fe_2O_3空心微球的制備與氣敏性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第6分冊(cè)）[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 焦燕;空心玻璃微球表面仿生沉積磷灰石涂層細(xì)胞微載體的研究[D];山東大學(xué);2013年

2 王文壽;無(wú)模板法合成無(wú)機(jī)空心微球及其性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 張建;界面擴(kuò)散受限條件下晶體生長(zhǎng)形態(tài)學(xué)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

4 納維德;[D];華中科技大學(xué);2012年

5 陳卓;空心玻璃微球填充環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的力學(xué)性能及其懸臂梁結(jié)構(gòu)的阻尼智能化[D];武漢理工大學(xué);2012年

6 納維德（Muhammad Naveed Anjum）;[D];華中科技大學(xué);2012年

7 劉升衛(wèi);新型光催化納米材料的分等級(jí)組裝、改性及其活性[D];武漢理工大學(xué);2009年

8 劉瑋潔;TiO_2基有序球/孔微納結(jié)構(gòu)的制備及光催化性能研究[D];吉林大學(xué);2010年

9 張占文;慣性約束聚變中的雙殼層靶制備技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2007年

10 葛嵐;幾種過(guò)渡金屬硫化物及氧化物的液相合成[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐楠;模板法制備微晶玻璃空心微球[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

2 田媛;急冷快速凝固條件下金屬空心微球的形成規(guī)律[D];西安理工大學(xué);2010年

3 蘭陽(yáng);聚合物空心微球的合成及在催化反應(yīng)中的應(yīng)用[D];南開(kāi)大學(xué);2010年

4 劉一楊;雙層塑料空心微球制備與摻雜技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2011年

5 連超;硫化物空心微球的制備、表征及其光學(xué)特性研究[D];青島科技大學(xué);2011年

6 王小杰;多孔氧化銅空心微球的制備及表征[D];山東科技大學(xué);2011年

7 林創(chuàng)發(fā);輕質(zhì)聚合物空心微球的改性及其在外墻隔熱節(jié)能涂料的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2012年

8 王盛柳;分散聚合制備光反應(yīng)活性殼交聯(lián)/空心微球及生物大分子固定研究[D];北京化工大學(xué);2012年

9 吳榮兵;空心玻璃微球球殼準(zhǔn)分子激光刻蝕的研究[D];華中科技大學(xué);2004年

10 周長(zhǎng);模板法制備過(guò)渡金屬氧化物空心微球及其性能研究[D];安徽大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2478393