生物活性玻璃/碳复合纳米纤维的制备及其生物性能的研究
碳纳米纤维(CNF)是一种直径在纳米尺度的碳纤维，其具有较高的机械强度、模量、长径比、热稳定性、化学稳定性和导电性等特点，并且更容易表面官能化，使其成为近年来研究的热点。而由静电纺丝-碳化法可制备长且连续的碳纳米纤维，其长度可达厘米级，具有更高的长径比和比表面积，且制备过程工艺简单，无金属催化剂，使其在生物领域具有潜在应用价值。但碳纳米纤维是一种生物惰性材料。为了加强其与骨组织的结合，其与生物活性材料的复合是一种有效的方法。
生物活性玻璃是迄今为止报道的唯一可以与硬组织和软组织结合良好的骨修复材料。本文采用的硅源为正硅酸四乙酯、磷源为三乙基磷酸、钙源为四水合硝酸钙、基体为聚丙烯腈，利用溶胶凝胶-静电纺丝-碳化的制备工艺，制备出碳纳米纤维的同时原位生成了生物活性玻璃的纳米颗粒。扫描电子显微镜结果显示该复合纤维的平均直径为350 nm，其表面负载的生物活性玻璃纳米颗粒的粒径约为30 nm。
对所制备的生物活性玻璃复合碳纳米纤维进行了生物活性检测。复合纳米纤维在5倍模拟人体体液内生物矿化后，通过SEM、XRD、FTIR等分析方法对纤维的微观形貌和微观结构进行了表征。6小时矿化后，碳纳米纤维表面的生物活性玻璃纳米颗粒表面有絮状产物覆盖，并且随着矿化时间的延长逐渐长大，18 h后有些区域产物进一步聚合成球形晶簇。矿化24 h后，球形产物增多并连成片。矿化30 h后，矿化层增厚，覆盖整个复合纳米纤维表面。测试结果表明得到的花状结晶为碳酸羟基磷灰石。
综上所述，由静电纺丝-溶胶凝胶-后烧结相结合的方法所制得的生物活性玻璃负载碳纳米纤维复合材料具有良好的生物活性，具有用于临床的引导骨再生治疗的潜能。
溶胶-凝胶法;静电纺丝法;碳纳米纤维;生物活性玻璃;骨修复材料
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
杨小平
2010
中文
R318.08;TB383
58
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）