生物医用氧化镁纳米粒子/左旋聚乳酸复合材料的制备及性能

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聚左旋乳酸(PLLA)是聚乳酸类可降解高分子中初始强度高、生物相容性良好的商用骨植入器件的首选材料,已用于非承重骨的修复。但其降解中间体明显降低体液pH值、细胞亲和能力弱、力学强度不足,特别是自催效应导致的降解过程不可控等缺点限制了其广泛的临床应用。纳米氧化镁(MgO-NPs)在体液中可逐渐溶解,并释放Mg2+离子和OH-离子,使体液的pH值升高。本文结合二者的优势,采用化学方法制备PLLA/MgO复合材料,以改性纳米氧化镁为增强体,调控PLLA的降解性能、细胞毒性和力学性能,以获得满足临床使用要求的可降解骨折内固定复合材料,探索改性MgO颗粒(m-MgO-NPs)在PLLA基体中的分散性及二者的界面结合,获得了以下研究结果:(1)用外消旋苹果酸-低分子量聚乳酸共聚物改性MgO纳米颗粒,真空条件下,145℃反应8.5小时可使MgO-NPs表面均匀包裹有机物,其中的羧基(-COOH)与MgO的Mg-O键及表面吸附的羟基(-OH)产生化学键合;铝酸酯偶联剂改性纳米氧化镁颗粒(AL-MgO-NPs)的反应温度为80℃,用量为1wt%,其亲水基团可与MgO-NPs产生化学反应,形成化学键合。(2)采用溶液共混法制备了改性纳米氧化镁与PLLA的复合材料。m-MgO-NPs/PLLA复合材料中,共聚物的-COOH基团与PLLA的-OH基团发生酯化反应,从而有效地改善了MgO纳米颗粒在PLLA基体中的分布,提高了二者之间的界面结合强度。(3) m-MgO-NPs其显著的异相成核作用使PLLA的结晶度提高,晶粒明显细化。随着m-MgO-NPs添加量的增加,复合薄膜的拉伸强度显著提高,而断裂伸长率有所降低。体外降解实验表明m-MgO-NPs对PLLA的降解过程有一定的调控作用。(4) m-MgO-NPs的添加改善了复合材料的亲水性,MTT测试表明,复合材料细胞毒性也随m-MgO-NPs的增加而降低,纯PLLA和0.5wt%m-MgO-NPs的的复合薄膜细胞毒性为1级,当m-MgO-NPs添加量达到1wt%以后,复合薄膜的细胞毒性为0级,且随着培养时间的延长,细胞生存率均超过100%,呈逐渐增加趋势,表明m-MgO-NPs对细胞增殖有一定的促进作用。
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