论文部分内容阅读
碳/碳复合材料是材料领域中重要研究的一种新型材料,其具有生物相容性好、化学性质稳定,与人体骨十分接近的弹性模量等一系列的优点,在未来具有广阔的发展空间。科学家以医用移植材料和工业技术为标准,碳纤维作为增强体,设计了医用碳/碳复合材料,用于人工骨假体的制作。但其自身存在的如表面颗粒易脱落,生物惰性等的缺点限制其发展,因此碳/碳复合材料表面改性一系列研究仍需进一步开展。本硕士论文围绕碳/碳医用复合材料表面修饰,通过体外和体内实验验证paeonol和PDMS修饰的碳/碳医用复合材料作为人工骨潜在可能性。论文首先对经paeonol修饰和未修饰的PDMS表面进行特性功能研究,结果表明:paeonol修饰前后PDMS表面水接触角和元素组成发生变化,且分子动力学模拟证明paeonol分子和PDMS相互作用之间主要的驱动力是范德华力。细菌((阳性菌(P.aeruginosa PAO1)和阴性菌(E.coli DH5α))和细胞(NIH3T3和HeLa)在修饰前后PDMS表面不同条件下的粘附和增殖数据表明PDMS表面不利于细胞的贴附,而且很容易遭受细菌的粘附和癌细胞的侵袭,但paeonol修饰使PDMS表面具有抑菌特性,并且具有促进非癌细胞的粘附,增殖和促进癌细胞的死亡的多重功效。我们实验通过表面修饰简易的方式制作一种功能化的生物学材料。基于以上研究,paeonol修饰的PDMS被引入到C/C复合材料表面形成PDMS-C/C复合材料,Pae-PDMS-C/C复合材料。体外实验发现与C/C复合材料,PDMS-C/C复合材料相比,Pae-PDMS-C/C复合材料具有更好的抑菌和利于细胞的粘附和增殖特性。在体内实验中,将实验材料(C/C材料,PDMS-C/C材料,Pae-PDMS-C/C材料)分别植入具有骨缺损的实验动物体内,持续观察9周。在术后第3、6、9周时采用X线片,Micro-CT 3D重建,组织学染色,分别观察。结果表明PDMS修饰的C/C复合材料有利于减少碳屑的脱落,增加材料的抗压特性,并且paeonol的再次修饰有利于材料与骨的整合、周围骨组织的生成。体内和体外实验都证明Pae–PDMS–C/C复合材料具有更好的生物学特性和生物相容性。这将会扩大碳/碳材料在医学方面的应用。