聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的降解行为

背景：可降解吸收性聚乳酸类骨内固定材料初始力学性能较低,易导致体内产生炎症反应,并且降解时间太长,限制了其在临床上的应用。目的：测定聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的力学性能和体外降解性能。设计、时间及地点：重复测量设计,于2006-08/2007-05在兰州交通大学材料工程研究所完成。材料：基体材料采用荷兰普拉克生化公司生产的聚乳酸（Mr300000）和聚消旋乳酸（Mr600000）的共混物（混合比例66/100）。增强材料为直径10~20μm、完全降解时间3个月以上的聚磷酸钙纤维（纤维与基体的比例为1/1）以及用水热法合成的纳米羟基磷灰石粒子。方法：采用复合材料共混工艺制备聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料薄膜,然后真空热压成型,得到不同质量分数纳米羟基磷灰石（0,0.024,0.048,0.070）的聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料试样。主要观察指标：复合材料降解前后的弯曲强度、弯曲模量。结果：①加入不同质量分数的纳米羟基磷灰石对复合材料的弯曲强度和弯曲模量均有一定的增强作用,质量分数为0.048时作用最强。②纳米羟基磷灰石质量分数为0.048时聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的弯曲强度251MPa,弯曲模量19GPa。与骨的力学性能相比,复合材料的初始强度、刚度（未降解）均大于皮质骨的强度和刚度。③在模拟人体环境的降解介质中降解12周后,聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的弯曲强度及弯曲模量为123MPa和7.24GPa。结论：聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的力学性能和体外降解性能与人骨组织相近。     

羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料的表征

背景:羟基磷灰石具有接近自然人骨的强韧度和优越的生物相容性,但其力学性能却较差。目的:制成并研究一种新型生物活性材料(羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料)的各种性质。方法:利用原位合成法制备羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,并对其红外光谱、微观结构及XDR衍射分析,力学性能进行测试,对不同SWNT含量的SWNT/HAp复合材料弯曲强度与断裂韧性比较分析。结果与结论:成功制备出的纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,其抗弯强度最大增幅将近50%,达到73MPa;而断裂韧性的最大提高幅度为3倍,达到2.6MPa?m1/2。随着单壁碳纳米管复合材料含量的增加,复合材料的弯曲强度与断裂韧性呈现出缓慢上升的趋势。提示,纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料显著提高了接近自然人骨的纳米级磷灰石骨材料的抗弯强度和断裂韧性,从而克服传统支撑骨材料的力学性能缺陷。     

电纺丝技术制备生物活性复合纤维支架及其体外降解性

背景:聚乳酸/羟基磷灰石类复合材料支架常用的制备方法主要有冷压法、粒子沥滤法、热致相分离法等,但是在增强材料界面的结合、调节材料的降解速率、改善材料的强度等方面仍不能满足要求。目的:制备左旋聚乳酸/羟基磷灰石复合纳米纤维支架。方法:采用静电纺丝法制备聚乳酸/羟基磷灰石复合纳米纤维支架。以扫面电镜对纤维的结构形态进行分析,并观察其在PBS中浸泡不同时间的体外降解过程。结果与结论:羟基磷灰石纳米粒子与聚乳酸/基体间存在化学键合,纳米粒子使纤维直径增大且表面粗糙程度增加,这种结构将有利于细胞在纤维膜上的伸展和和繁殖。羟基磷灰石的引入,抑制了聚乳酸降解过程中的自催化作用,减缓了聚乳酸的降解速度。说明电纺丝技术制备的聚乳酸/羟基磷灰石复合支架在组织工程支架材料方面具有潜在的应用前景。     

羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料的表征

背景：羟基磷灰石具有接近自然人骨的强韧度和优越的生物相容性,但其力学性能却较差。目的：制成并研究一种新型生物活性材料（羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料）的各种性质。方法：利用原位合成法制备羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,并对其红外光谱、微观结构及XDR衍射分析,力学性能进行测试,对不同SWNT含量的SWNT/HAp复合材料弯曲强度与断裂韧性比较分析。结果与结论：成功制备出的纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,其抗弯强度最大增幅将近50%,达到73MPa;而断裂韧性的最大提高幅度为3倍,达到2.6MPa？m1/2。随着单壁碳纳米管复合材料含量的增加,复合材料的弯曲强度与断裂韧性呈现出缓慢上升的趋势。提示,纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料显著提高了接近自然人骨的纳米级磷灰石骨材料的抗弯强度和断裂韧性,从而克服传统支撑骨材料的力学性能缺陷。     

电纺丝技术制备生物活性复合纤维支架及其体外降解性

背景：聚乳酸/羟基磷灰石类复合材料支架常用的制备方法主要有冷压法、粒子沥滤法、热致相分离法等,但是在增强材料界面的结合、调节材料的降解速率、改善材料的强度等方面仍不能满足要求。目的：制备左旋聚乳酸/羟基磷灰石复合纳米纤维支架。方法：采用静电纺丝法制备聚乳酸/羟基磷灰石复合纳米纤维支架。以扫面电镜对纤维的结构形态进行分析,并观察其在PBS中浸泡不同时间的体外降解过程。结果与结论：羟基磷灰石纳米粒子与聚乳酸/基体间存在化学键合,纳米粒子使纤维直径增大且表面粗糙程度增加,这种结构将有利于细胞在纤维膜上的伸展和和繁殖。羟基磷灰石的引入,抑制了聚乳酸降解过程中的自催化作用,减缓了聚乳酸的降解速度。说明电纺丝技术制备的聚乳酸/羟基磷灰石复合支架在组织工程支架材料方面具有潜在的应用前景。     

成型加工条件对聚(D,L-乳酸)及其复合材料力学性能的影响

背景加工条件和加工温度会使聚乳酸[Poly(lactic acid),PLA]降解,损害力学性能. 目的探讨成型加工条件对聚(D,L-乳酸)(PDLLA),二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA/羟基磷灰石(HA)复合材料力学性能的影响.设计分组对照研究.地点和方法在华南理工大学材料学院完成实验.利用MDI作为扩链剂对PDLLA和PDLLA/HA复合材料扩链,合成MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA/HA复合材料,采用自行设计的模压挤出设备对其进行加工.主要观察指标成型加工条件对PDLLA,MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA/HA复合材料力学性能的影响.结果在模压温度165℃,挤出温度100℃、口模长度10 mm的最佳成型工艺条件下,PDLLA和PDLLA/HA复合材料的弯曲强度分别为35.1MPa和31.2 MPa,弯曲模量分别为2 413.6 MPa和1 735.0 MPa;在模压温度100℃,挤出温度100℃、口模长度10mm的最佳成型工艺条件下,PDLLA/MDI和PDLLA/HA/MDI复合材料的弯曲强度分别为51.3 MPa和55.4 MPa,弯曲模量分别为1 830.9 MPa和2 068.5 MPa.结论成型加工条件对PDLLA,MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA/HA复合材料的力学性能影响显著,而且MDI扩链可显著提高PDLLA和PDLLA/HA复合材料的力学性能.     

二苯基甲烷二异氰酸酯扩链聚乳酸复合材料力学性能和形态结构的研究

目的采用自行设计的模压挤出设备系统探讨成型加工条件和 MDI用量对聚( D,L)-乳酸 /羟基磷灰石( PDLLA/HA)复合材料力学性能和形态结构的影响. 方法在辛酸亚锡的催化作用下由丙交酯开环聚合制备聚乳酸,并用二苯基甲烷二异氰酸酯( MDI)作为扩链剂合成聚( D,L)-乳酸 /羟基磷灰石( PDLLA/HA)复合材料,通过扫描电镜( SEM)观察该复合材料的断面形态. 结果当温度为 100 ℃、保温保压时间 45 min时,该复合材料的弯曲强度可获最大值,继续增加保温保压时间,弯曲强度基本保持不变.而弯曲模量随保温保压时间的增加变化不大;当 MDI中的 NCO基团与 PDLLA中的 OH基团摩尔比为 1∶1时,材料力学性能达到最佳; SEM观察显示取向后材料纵向纤化程度高,弯曲断面有大量纤维尾端. 结论模压挤出可使复合材料产生取向结构, MDI扩链可提高复合材料的相对分子质量,两种手段都能显著提高复合材料的力学性能,而且成型加工条件和 MDI用量对聚( D,L)-乳酸 /羟基磷灰石( PDLLA/HA)复合材料的力学性能和形态结构有显著影响.     

人发角蛋白复合聚乳酸棒的力学强度及体内降解

背景:生物可降解内固定材料已应用于临床,但目前仅用于非承重骨的内固定。研究一种具有较高的初始力学强度和早期降解速度缓慢,并能用于承重骨内固定的器材是临床所需要的。目的:对自行研究的人发角蛋白复合聚乳酸骨折内固定棒进行初始机械力学强度测试和动物体内降解观察。设计:重复测量设计。单位:南方医科大学珠江医院骨科中心,南方医科大学人体解剖学教研室。材料:实验于2002-09/2003-10在南方医科大学完成。选择54只成年SD大鼠。方法:①利用MTS-858MiniBionix型生物力学测试机分别对20根人发角蛋白复合聚乳酸棒的剪切强度、弯曲强度和弯曲模量进行测试,了解人发角蛋白复合聚乳酸骨科内固定棒的初始机械力学性能。②108个人发角蛋白复合聚乳酸试件随机植入54只SD大鼠双侧脊旁皮下组织中,分别于术后1,2,4,8,12,16,20,24,28周取出(每个时间点6只大鼠),测量重量损失,了解人发角蛋白复合聚乳酸在SD大鼠体内的降解情况。主要观察指标:①人发角蛋白复合聚乳酸骨折内固定棒的力学强度。②人发角蛋白复合聚乳酸骨折内固定棒动物体内降解情况。结果:54只大鼠均进入结果分析。①人发角蛋白复合聚乳酸骨折内固定棒具有良好的初始机械力学强度,其剪切强度为241MPa,弯曲强度为358MPa,弯曲模量为13GPa。②人发角蛋白复合聚乳酸在SD大鼠体内可以良好的降解,早期降解较慢,而晚期降解较快。结论:人发角蛋白复合聚乳酸骨科内固定棒具有良好的初始力学强度,且在体内可以良好的降解。     

热压-盐析法制备骨组织工程支架的工艺及性能表征米

背景:热压-盐析法制备聚合物组织工程支架,设备简单,成型快速,力学强度较高,但是适当的支架成型条件及材料组分对支架的性能尤为重要.目的:观察热压-盐析法制备聚乳酸/聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合组织工程支架中温度、时间、压力以及羟基磷灰石的加入对支架性能的影响.设计、时间及地点:复合材料性能测试,对比观察实验,于2008-09/2009-05在同济大学材料科学与工程学院纳米与生物高分子材料研究所完成.材料:聚乳酸、聚己内酯、羟基磷灰石均为实验室合成.方法:采用液相共沉淀法制备纳米羟基磷灰石,借助溶剂将聚乳酸、聚己内酯、纳米羟基磷灰石和致孔剂进行共混,去除溶剂后在一定温度、压力、时间下进行热压制得聚乳酸/聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合组织工程支架.主要观察指标:①X射线衍射分析、透射电镜观察羟基磷灰石的相结构、形状和尺寸.②扫描电镜观察复合多孔支架的形貌.⑧通过表面接触角观察不同材料的亲水性.④不同热压时间、温度、压力对支架孔隙率及抗压强度的影响.⑤不同含量羟基磷灰石对支架抗压强度的影响.结果:热压-盐析法制备的聚乳酸/聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合组织工程支架具有连通开孔的多孔结构,孔径多分布在300～340 μm,支架的表面无结皮现象,孔隙率和抗压强度均满足骨支架的应用要求;纳米羟基磷灰石的加入提高了支架的抗压强度,但支架亲水性随其质量分数的升高而下降,纳米羟基磷灰石质量分数为4%时支架的综合性能相对较好;热压温度、时间、压力对支架的性能影响较大,支架的综合性能在热压温度65℃、热压压力7 MPa、热压时间3 min条件时相对较好.结论:热压-盐析法构建的骨组织工程支架孔径、孔隙率和抗压强度均满足应用要求;热压温度、时间、压力对支架的性能影响较大;纳米羟基磷灰石的加入提高了支架的抗压强度,但对支架亲水性有影响.     

成型加工条件对聚（D，L-乳酸）及其复合材料力学性能的影响

背景：加工条件和加工温度会使聚乳酸[Poly(lactic acid)，PLA]降解，损害力学性能。目的：探讨成型加工条件对聚(D，L-乳酸)(PDLLA)，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA／羟基磷灰石(HA)复合材料力学性能的影响。设计：分组对照研究。地点和方法：在华南理工大学材料学院完成实验。利用MDI作为扩链剂对PDLLA和PDLLHA复合材料扩链，合成MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA／HA复合材料，采用自行设计的模压挤出设备对其进行加工。主要观察指标：成型加工条件对PDLLA,MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA／HA复合材料力学性能的影响。结果：在模压温度165℃，挤出温度100℃、口模长度10mm的最佳成型工艺条件下，PDLLA和PDLLA／HA复合材料的弯曲强度分别为35．1MPa和31．2MPa，弯曲模量分别为2413．6MPa和1735．0MPa：在模压温度100℃，挤出温度100℃、口模长度10mm的最佳成型工艺条件下，PDLLA／MDI和PDLLA／HA／MDI复合材料的弯曲强度分别为51．3MPa和55．4MPa，弯曲模量分别为1830．9MPa和2068．5MPa。结论：成型加工条件对PDLLA，MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA／HA复合材料的力学性能影响显著，而且MDI扩链可显著提高PDLLA和PDLLA／HA复合材料的力学性能。