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细菌纤维素(Bacterical Cellulose,BC)优异的力学性能、独特的三维网络结构和良好的生物相容性,使其在组织工程领域具有十分广泛的应用潜力。BC的纳米纤维与骨的胶原纤维在形态学方面是一致的,这种微纤维能以类似于骨组织增长的方式诱导晶体形成,使得BC具有作为骨组织工程支架的潜能。但BC的生物活性不高,不能直接作为生物支架使用,必须对纳米纤维进行改性处理,增强其生物活性,才能促进细胞的黏附与生长。
为了提高BC的表面活性,本论文利用磷酸化方法对BC进行表面化学改性处理；利用化学交联固定技术对BC进行表面复合改性处理。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、万能材料试验机和体外细胞培养技术分析了产物的微观结构、化学状态、力学性能和生物相容性。结果表明,利用磷酸化方法可以将活性PO43-引入BC分子,形成稳定的磷化BC；利用化学交联固定技术,以天然植物提取物原花青素(PA)为交联剂,可将明胶(Gel)和ε-聚赖氨酸(ε-PL)固定于BC纳米纤维表面,当Gel和ε-PL溶液的浓度为0.25％时复合改性效果最佳,Gel和ε-PL的加入均使BC的力学性能降低,且BC／Gel的力学性能优于BC／ε-PL；细胞在磷化BC、BC／Gel和BC／ε-PL上均能黏附且生长状态良好。
为了赋予BC良好的骨诱导性能,本论文利用仿生沉积技术将羟基磷灰石(HAp)沉积于BC纳米纤维表面,并采用SEM、等离子体发射光谱仪(ICP)、EDS、X射线吸收近边结构光谱(XANES)、X射线衍射(XRD)、万能材料试验机和体外细胞培养技术对BC纳米纤维表面HAp的生长机理进行了研究。结果表明,表面呈负电性的磷化BC和BC／Gel利于HAp的沉积,而表面呈正电性的BC／ε-PL不利于HAp的生长；通过模拟体液(SBF)仿生沉积方法得到的HAp,其形核长大过程可分为无定形磷酸钙(ACP)、磷酸钙(TCP)、磷酸八钙(OCP)和HAp四个阶段,BC／Gel纤维上HAp的形核速度最快,磷化BC次之,BC／ε-PL最慢；相同条件下,BC／HAp、BC／Gel／HAp和BC／ε-PL／HAp的拉伸强度依次递减；成骨细胞在BC／HAp、BC／Gel／HAp和BC／ε-PL／HAp上生长状态良好,三种材料均表现出优异的生物相容性。
本研究为HAp骨修复材料的制备提供了一种新的途径,为组织工程复合材料的制备和应用提供了新的理论和技术基础。