还原氧化石墨烯/氟掺杂羟基磷灰石复合材料的制备及性能研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianshi581
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羟基磷灰石(hydroxyapatite,简称HA)的组成成分与人体骨骼中的磷酸钙盐相似,具有优异的生物相容性、生物活性和骨传导性,是一种极具应用潜力的生物活性陶瓷。传统的羟基磷灰石生物陶瓷力学性能低、抗菌性差等缺点,大大限制了其在生物医用领域的应用。同时,研究表明氟(F)掺杂羟基磷灰石具有相对温和的抗菌性;氧化石墨烯(GO)拥有良好的生物相容性、优异的力学性能和丰富的活性官能团,使得GO/F-HA复合材料的研究变得十分有意义。本文首先采用水热沉淀法,制备不同含量氟掺杂羟基磷灰石(F-HA)粉体材料。研究了不同含量氟对改性材料的影响,探究不同含量氟对于大肠杆菌抗菌性的表现。然后将1 wt%氧化石墨烯与不同含量氟掺杂羟基磷灰石复合,研究复合材料中GO的加入以及氟含量的变化对复合材料的影响,研究复合材料的不同组分对力学性能、抗菌性、降解性、矿化能力以及生物活性。实验结果表明:通过水热沉淀法可获得高结晶度的F-HA粉体,氟离子(F-)成功取代部分氢氧根离子(OH-)进入HA晶格中,随着F含量的增加棒状HA的长径比降低,氟含量增加F-HA材料的聚合性增加,可能是由于F-与OH-半径的差异导致HA晶体结构发生变形,不利于晶体的生长,无定型相占比增加。而随着晶格扭曲晶体排列同样受到影响,导致聚合性增加。F-HA粉体材料对大肠杆菌表现出相对较为温和的抗菌性,其中GO/F5-HA对于大肠杆菌的抗菌高达43.48%。复合材料中产生了HA以及GO的主要衍射峰,短棒状F-HA与GO之间存在着某种键合使得改性HA吸附在GO的表面;F含量的增加了短棒状F-HA的聚合性增加以及GO的无序性;GO的加入使得改性材料的比表面积总体呈现出上升的趋势;F以及GO的加入使得复合材料的亲水性降低;复合材料的力学性能均符合松质骨的要求,在高含量F的加入下,复合材料的抗压强度和弹性模量分别为3.458 MPa、33.33 GPa;GO的加入使得复合材料的抗菌率在改性材料的基础上增加14.98%,复合材料对于大肠杆菌的抗菌效果较金黄色葡萄球菌较好;复合材料的降解率与矿化能力呈现出较好的能力;根据含有GO/F5-HA复合材料培养基中,培养瓶表面的相对较为均匀的细胞生长表明复合材料具备良好的生物活性,同时表明复合复合材料的毒性至少是0级或者1级毒性,符合制备材料的要求。该论文有图27幅,表10个,参考文献96篇。
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