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随着生物技术的发展,可降解的生物材料己成为研究和开发的热点。羟基磷灰石(HAP)是一种生物活性陶瓷材料,与天然骨骼中的无机成分相似,但材料机械性能较差。聚乳酸(PLA)是由可再生原料制备,由于其突出的优点如生物相容性好、降解产物对人体无毒而倍受重视,在微生物的作用下能彻底分解成水和二氧化碳,同样,聚氨酯(PU)由于其优异的生物相容性和机械性能,在生物医学领域的应用中获得了较好的利用。
本论文以模拟体液为介质,采用仿生法制备了纳米羟基磷灰石(n-HAP),通过原位聚合法制备了纳米羟基磷灰石/聚氨酯(n-HAP/PU)复合材料。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外变换光谱(FTIR)、热重分析(TGA)研究了n-HAP和复合材料的材料结构和热稳定性。通过扫描电镜(SEM)观察n-HAP和n-HAP/PU复合材料表面形貌特征。结果表明,在模拟体液中,以温和的条件制备出具有良好结晶度的n-HAP,n-HAP/PU复合材料具有良好的开孔率,有望成为一种性能良好的组织支架材料。
本论文以D,L乳酸(D,L-LA)为原料,采用微波辐射溶液回流法和微波辐射法熔融缩聚的工艺制备聚外消旋乳酸(PDLLA),通过傅里叶红外光谱(FTIR),凝胶渗透色谱(GPC),热重分析(TGA),核磁共振(NMR)等对产物分子量及结构进一步表征。实验发现,微波辅助溶液回流法所制备的聚乳酸相较于熔融缩聚法制备的聚外消旋乳酸分子量低,粘均分子量最高在7000左右,除了辛酸亚锡(Sn(Oct)2),复合催化剂对甲苯磺酸/氯化亚锡(TSA/SnCl2)也有较好的催化效果,产率在25％-35%之间,且耗费大量溶剂及时间。微波熔融缩聚在真空水泵下即可实现,Sn(Oct)有最佳的催化效率。正交试验得出微波辅助合成PDLLA优化条件为:真空度为0.098MPa,Sn(Oct)2用量为0.5%,聚合温度为225℃,聚合时间为60min下得到产物粘均分子量为15263,产率为83%。
以聚乳酸(PDLLA)和聚氨酯(PU)为基体,将纳米羟基磷灰石(n-HAP)粉体与其复合,制备了多孔n-HAP/PDLLA/PU生物材料,通过模拟体液(SBF)浸泡试验评估生物材料的生物降解性和矿化活性,测定了降解过程中材料的吸水率和pH变化,以及浸泡前后的质量损失。通过红外光谱分析生物材料浸泡前后结构组成变化,采用热重分析(TGA)生物材料降解前后的热稳定性,并用扫描电镜观察复合材料降解前后表面形貌特征。结果表明:n-HAP/PDLLA/PU生物材料在模拟体液中随浸泡时间的延长由外到内不断降解,随着PDLLA和PU的水解以及n-HAP形成新的结晶。
n-HAP/PDLLA/PU生物材料在SBF溶液中浸泡不同的时间后,材料由外到内发生了不同程度的降解。材料的降解过程主要是PDLLA和PU的水解。材料降解后表面孔洞之间开始不断贯穿,孔洞内表面有n-HAP的沉淀,降解12周后材料质量损失为30%-46%,而且可以通过控制PDLLA的含量调节材料的降解速率。