碳/碳復合材料是材料領(lǐng)域中重點發(fā)展的一種新型材料，作為醫(yī)用植入物的研究已經(jīng)有30多年的歷史了，生物相容性較好、力學參數(shù)與人骨接近，有良好的應用前景，但是到目前為止還沒有真正在臨床中應用。本文圍繞碳/碳復合材料應用中的基本問題，著重研究了醫(yī)用碳/碳復合材料的制備及生物相容性、表面改性、耐磨性能提高、個體化人工骨制備以及在放射治療中對劑量的影響。本文針對碳/碳復合材料雜質(zhì)甚至有毒元素含量偏高的現(xiàn)狀，提出了延長高溫（2800～3200℃）石墨化處理時間以降低碳/碳復合材料雜質(zhì)（有毒元素）含量，按照中華人民共和國國家醫(yī)療器械標準要求，對其進行生物安全性研究，認為經(jīng)過12h高溫處理后，碳/碳復合材料是符合國家醫(yī)療器械生物安全標準要求的。研究了不同工藝制備的碳/碳復合材料對成骨細胞生長的影響，對影響細胞生長的因素進行了分析；同時也研究了成骨細胞在碳/碳復合材料表面的粘附特性，對其粘附機制進行了探討和解釋。通過梯度化學氣相沉積法（CVD）改變醫(yī)用碳/碳復合材料表面熱解碳的結(jié)構(gòu)分布來提高摩擦性能，得到了梯度CVD法制備醫(yī)用碳/碳復合材料涂層的工藝流程，解決了醫(yī)用碳/碳復合材料易磨損的問題，同時借助掃描... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 碳/碳復合材料簡介
    1.3 骨組織替換醫(yī)用碳/碳復合材料及其羥基磷灰石表面改性
        1.3.1 醫(yī)用碳/碳復合材料
        1.3.2 醫(yī)用碳/碳復合材料的表面羥基磷灰石生物活性改性
        1.3.3 醫(yī)用碳/碳復合材料的摩擦性能研究
        1.3.4 醫(yī)用碳/碳復合材料個體化人工骨的制備
    1.4 放射治療簡介及金屬植入物對放射治療的影響
        1.4.1 放射治療簡介
        1.4.2 金屬植入物對放射治療的影響
    1.5 選題背景及研究內(nèi)容
第二章 碳/碳復合材料的生物學安全性評價研究及應用基礎(chǔ)研究
    2.1 引言
    2.2 實驗材料
        2.2.1 細胞類型
        2.2.2 主要試劑
        2.2.3 碳/碳復合材料制備
        2.2.4 檢測設(shè)備
    2.3 實驗方法
        2.3.1 生物相容性研究
        2.3.2 成骨細胞在碳/碳復合材料表面粘附研究
        2.3.3 不同方法制備碳/碳復合材料成分分析及成骨細胞增殖情況
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 生物相容性試驗結(jié)果與討論
        2.4.2 成骨細胞在碳/碳復合材料表面粘附研究結(jié)果與討論
        2.4.3 不同方法制備碳/碳復合材料成分分析及成骨細胞增殖結(jié)果與討論
    2.5 結(jié)論
第三章 醫(yī)用碳/碳復合材料表面梯度 CVD 熱解碳涂層的摩擦性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 醫(yī)用碳/碳復合材料表面梯度 CVD 熱解碳涂層的制備工藝
        3.2.2 檢測設(shè)備
        3.2.3 測試方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 對梯度 CVD 法制備的碳/碳復合材料的表征
        3.3.2 實時摩擦系數(shù)
        3.3.3 摩擦的表面磨損形貌
        3.3.4 討論
    3.4 結(jié)論
第四章 等離子預處理的碳/碳復合材料等離子噴涂制備羥基磷灰石涂層及體內(nèi)外生物效應研究
    4.1 引言
        4.1.1 研究背景
        4.1.2 輝光放電等離子體表面處理
        4.1.3 研究內(nèi)容
    4.2 實驗材料及方法
        4.2.1 醫(yī)用碳/碳復合材料
        4.2.2 羥基磷灰石顆粒的制備
        4.2.3 氬氣等離子體預處理碳/碳復合材料
        4.2.4 等離子噴涂制備羥基磷灰石涂層
        4.2.5 結(jié)構(gòu)表征與性能測試
        4.2.6 碳/碳復合材料羥基磷灰石涂層體內(nèi)生物活性研究
        4.2.7 成骨細胞在碳/碳復合材料羥基磷灰石涂層表面的體外實驗
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 羥基磷灰石顆粒的形貌及 X 射線衍射圖譜
        4.3.2 等離子預處理的碳/碳復合材料形貌及紅外光譜
        4.3.3 等離子噴涂羥基磷灰石涂層的表征
        4.3.4 劃痕試驗
        4.3.5 碳/碳復合材料羥基磷灰石涂層體內(nèi)生物活性研究結(jié)果
        4.3.6 成骨細胞在碳/碳復合材料羥基磷灰石涂層表面的體外實驗結(jié)果
        4.3.7 討論
    4.4 結(jié)論
第五章 碳/碳復合材料人工骨在放射治療中的劑量學研究
    5.1 引言
        5.1.1 目前植入物對放射治療的影響
        5.1.2 射線與物質(zhì)的相互作用
        5.1.3 蒙特卡羅方法與目前計劃系統(tǒng)常用的劑量計算方法
        5.1.4 研究問題
    5.2 實驗方法
        5.2.1 加速器模型的建立及蒙特卡羅模擬計算
        5.2.2 加速器百分深度劑量測量
        5.2.3 用實測法驗證蒙特卡羅方法計算的準確性
        5.2.4 植入物對放射影像質(zhì)量的影響
        5.2.5 放射治療計劃的計算與設(shè)計
        5.2.6 碳/碳復合材料植入物接受放射治療后力學性能研究
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 蒙特卡羅模擬結(jié)果
        5.3.2 蒙特卡羅模擬結(jié)果與實際測量結(jié)果比較
        5.3.3 不同材質(zhì)的植入物 X 線影像和 CT 影像
        5.3.4 比較不同植入物的放射治療計劃
        5.3.5 碳/碳復合材料植入物接受放射治療后力學性能比較研究結(jié)果
        5.3.6 討論
    5.4 結(jié)論
第六章 個體化碳/碳復合材料人工骨的初步制備及應用
    6.1 引言
        6.1.1 個體化碳/碳復合材料人工骨
        6.1.2 研究的創(chuàng)新點及解決的問題
    6.2 實驗部分
        6.2.1 個體化碳/碳復合材料人工骨制備
        6.2.2 動物實驗
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 人工肱骨及肱骨頭的三維重建及制備
        6.3.2 手術(shù)效果的可視化評估
        6.3.3 手術(shù)效果
        6.3.4 討論
    6.4 結(jié)論
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3164217