纳米介孔生物玻璃陶瓷制备、结晶控制及与蛋白复合仿生骨支架材料的研究

本项目针对现有生物玻璃块体材料强度低、脆性高及可切削性加工性差等，而生物玻璃陶瓷生物活性、降解性等都大不如同类生物玻璃，并且与高分子复合后两相界面产生微裂纹，从而导致力学性能低等问题。本研究将借鉴介孔孔壁晶化方法,从制备纳米介孔生物玻璃陶瓷入手，通过控制介孔生物玻璃陶瓷的成分、粒径、结晶、晶型、比表面积、孔径等，然后引入生物高分子，使它们利用介孔生物玻璃陶瓷的纳米介孔结构，进行纳米级别复合，进而调控其力学性能、弹性、生物活性、降解性能、与细胞的增殖、分化和基因表达等性能。探讨纳米介孔生物玻璃陶瓷的制备方法、结晶控制技术、介孔孔径控制方法、与高分子复合界面处理工艺、复合后多孔仿生骨制备技术，分析该体系在各条件影响下结晶生长过程及相互作用性能。在此调控的基础上制备介孔生物玻璃陶瓷/生物蛋白骨修复多孔材料，考察该类材料的力学性能、材料孔隙率、与细胞的增殖、分化和基因表达等，探讨该类材料的成型工艺

本项目针对现有生物玻璃块体材料强度低、脆性高及可切削性加工性差等，而生物玻璃陶瓷生物活性、降解性等都大不如同类生物玻璃，并且与高分子复合后两相界面产生微裂纹，从而导致力学性能低等问题。针对这一现状，本研究以无定型态的介孔生物活性玻璃为研究对象，首先采用溶剂挥发诱导自组装法和原位碳化法，提出双模板（P123 和碳球）对介孔生物玻璃进行结晶改性以制备含羟基磷灰石纳米晶的介孔生物玻璃陶瓷（MBG–HA）。围绕不同碳球添加量、碳化温度两个影响因素进行探讨。在研究不同碳球添加量中，采用上述方法合成不同体系的MBG–HA0.5、MBG–HA2、MBG–HA5 和MBG–HA8，研究表明，碳球添加量与MBG–HA的结构性能呈负面发展趋势。 碳球添加量较少的MBG–HA0.5拥有较高的比表面积和较大孔容，从而具有较大的生物活性。同样地，碳化温度影响下合成不同体系的MBG–HA0、MBG–HA350、MBG–HA500和MBG–HA700。结果表明，碳化温度升高影响与上述添加碳球添加量相似。其中原因在于碳球量的增加和碳化温度的升高均有利于HA的生成与增加，而生成的HA纳米晶会影响MBG–HA中介孔结构，从而导致相关介孔结构参数的降低。同时进一步探讨这类不同微纳结构的MBG–HA的形成机理。根据前期实验结果上可以得出合理的工艺条件，故提出直接引入葡萄糖为介导水热一步法制备MBG–HA，进而探讨其形成机理以及其生物活性。以期更好地模拟细胞外基质结构，采用静电纺丝技术制备丝素蛋白/MBG–HA仿生骨修复材料，从而为这类仿生复合材料提供相关实验信息。