论文部分内容阅读
为了避免传统的骨植入材料如不锈钢、钛及其合金等需要进行二次手术取出给骨缺损病人带来的痛苦,近年来,人们进行了许多尝试,以获得骨修复用的新型材料。聚乳酸(PLA)在人体内具有生物降解性引起了广泛关注,但是它的力学强度,韧性、弹性模量低于自然的皮质骨。人工合成的羟基磷灰石(HA)在结构、形态和成分上与自然骨的无机成分相似,具有良好的生物相容性和生物活性,它的缺点是脆性大。因此,HA和PLA单独应用都不是理想的硬组织修复替换材料。人们期待两者的复合能够得到力学强度高,模量适宜,可以被生物吸收的骨修复和替换材料。针对这一目标,本论文合成了PLA和HA,并对HA与PLA的复合方法及复合材料的性能进行了深入研究。
丙交酯开环聚合制备PLA的关键在于中间体丙交酯(LA)的制备。本文考察了催化剂、脱水温度、解聚温度等因素对LA产率的影响。确定了最佳催化剂用量(质量分数)为1.2%,最佳脱水温度为160℃,最佳解聚温度为250℃。通过在反应体系中加入稀释剂乙二醇,避免了LA在蒸馏过程中产生碳化现象,在低真空条件下使LA的平均产率达到38.6%。对LA提纯方法进行研究,采取乙醇和乙酸乙酯联用的方法,使LA重结晶过程的收率提高8.7%。利用差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)等分析测试技术对LA的性能和结构进行了测试和表征。
对丙交酯开环聚合(ROP)进行研究,分析了单体纯度、催化剂用量、反应温度和时间等因素对产物PLA分子量的影响,确定了最佳反应条件,即催化剂的浓度为0.15%,反应温度为170℃,聚合时间为7h。用IR对PLA进行了结构表征。
采用均匀沉淀法制备出HA粉末,以XRD、IR、透射电子显微镜(TEM)等手段对其进行了表征。采用溶液共混-超声分散(SUD)-溶剂挥发法,制备了不同比例(0/100,5/95,10/90,20/80)的HA/PLA复合材料薄膜。采用金相显微镜(Metallographic Microscope)观察了复合薄膜中HA粒子的分散性,考察了复合材料的溶胀度、热性能等。
采用体外实验(in vitro)评价HA/PLA复合材料的生物降解性和生物活性。研究了HA/PLA复合材料在体外降解中pH值、分子量、质量及微观形貌的变化。讨论了PLA在HA存在下的降解机理。研究发现HA/PLA复合材料在体外降解中分子量首先大幅度下降,质量损失滞后,与PLA相比,HA的加入明显延缓了复合材料的降解速率。SEM照片显示,材料表面生成磷灰石颗粒,生物活性相HA的加入赋予了复合材料以生物活性。