摘要
具有生物活性的生物材料一直是骨再生领域具有重要意义的研究方向，但很多生物材料生物活性较低，缺乏一定的力学性能，生物相容性较差。本文以有机无机杂化材料为主要研究对象，探究其制备方法以及与明胶复合制备生物活性材料。 第一部分用KH550和KH560成功合成了具有短有机分子链的低聚物。将该低聚物与正硅酸四乙酯和氯化钙混合，通过溶胶-凝胶法制备有机无机杂化生物活性材料(OI-BM)，并对其结构和性能进行了全面表征。OI-BM在压缩下呈现弹性变形。OI-BM的弹性模量和极限应力分别为0.4±0.1GPa和23.0±4.0MPa，低于45S5-BG的1.1±0.1GPa和32.0±5.0MPa，而OI-BM的破坏应变和韧性模量分别为45S5-BG的4.5倍和4倍。OI-BM易于成型，具有一定的机械性能和优异的机械加工性能。OI-BM在模拟体液中只需要一小时即可产生羟基磷灰石，具有出色的生物活性。CCK-8分析进一步证明了OI-BM的细胞相容性。因此，这种有机无机杂化生物活性材料在骨移植方面具有潜在的应用价值。 第二部分工作以明胶和OI-BM复合物为原料，采用静电纺丝法制备了一种具有能够进行局部药物输送的明胶/OI-BM复合纤维垫，甲硝唑作为局部输送的药物。研究发现负载甲硝唑的明胶/OI-BM复合纤维能够引发羟基磷灰石在纤维垫表面的生成，从而展现出明显的生物活性，而未负载甲硝唑的明胶/OI-BM复合纤维垫引发羟基磷灰石在表面生成的能力较低，生物活性较低。其机理可能是甲硝唑的释放所导致的Ca2+通道的形成，以及释放甲硝唑带来的酸性环境，促进了OI-BM释放Ca2+，使明胶/OI-BM复合纤维形成羟基磷灰石的能力明显增强。通过SEM，XRD，ICP，pH的改变以及甲硝唑的释放研究验证了这一观点。OI-BM加入后，明胶纤维的力学性能明显增强，断裂伸长率提高了4％，弹性模量提高了48.6％，拉伸强度提高了2.5倍。在不改变明胶纤维形貌的基础上，有机无机杂化生物材料和甲硝唑的加入使明胶纤维在具有生物活性和一定强度的同时达到局部输送药物的目的。 第三部分采用高温煅烧的方法，煅烧第一部分制备的OI-BM后得到多孔生物活性材料(PBM)。由于PBM具有连续互穿的孔道结构，被用来负载布洛芬(IBU)。将负载布洛芬的PBM与明胶复合，采用冷冻干燥法制备了一种可持续释放药物的明胶生物活性支架。热重分析表明PBM负载布洛芬的含量为25.73％，采用紫外分光光度计测试布洛芬在PBM和PBM/Gelatin中释放效果，发现明胶的封装作用使PBM/Gelatin复合支架能够实现药物的缓慢持续释放。30％IBU-PBM加入后，复合支架的弹性模量和屈服应力较明胶支架提高了266％和147％，证明PBM/Gelatin复合支架相比于纯明胶支架具有更高的力学性能，并且支架具有一定的生物活性。这种PBM/Gelatin复合支架在骨移植生物材料领域具有潜在的应用价值。
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