碳纳米管和纳米羟基磷灰石增强聚己内酯骨支架的性能研究

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1、分类号：密级：UDC：学号：415926715058南昌大学硕士研究生学位论文碳纳米管和纳米羟基磷灰石增强聚己内酯骨支架的性能研究ThePerformanceResearchesofCarbonnanotubesandNano-hydroxyapatiteEnhancedPoly-Ɛ-caprolactoneBoneScaffold代耀培养单位（院、系）：机电工程学院指导教师姓名、职称：辛勇教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：材料工程论文答辩日期：2018年5月30日答辩委员会主席：评阅人：2018年月日一、

2、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允

3、许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）：导师签名（手写）：签字日期：年月日签字日期：年月日论文题目姓名学号论文级别博士□硕士□院/系/所专业E_mail备注：□公

4、开□保密（向校学位办申请获批准为“保密”，年月后公开）摘要摘要选择性激光烧结技术在骨组织工程的支架制备领域有着非常好的发展前景。可降解高分子聚合物和生物活性陶瓷材料作为优秀的骨替代材料被广泛利用。然而利用单一的这些材料所制备的骨支架不能满足骨组织工程支架的所有性能要求，限制了它们在临床的应用。本文采用选择性激光烧结技术制备了聚己内酯(PCL)支架，并通过添加纳米增强相纳米羟基磷灰石(nano-HA)和碳纳米管(CNTs)改善支架的生物活性与机械性能,制备了nano-HA/PCL复合支架和CNTs/nano-HA/P

5、CL复合支架。重点研究了纳米增强相的含量对支架性能的影响与增强机理。本文主要的研究工作有：(1)聚己内酯（PCL）具有熔点低、易加工、成本低等优点。纳米羟基磷灰石（nano-HA）具有良好的机械性能、生物活性、生物相容性和骨诱导性等特点，从纳米角度来说，nano-HA比表面积大，诱导种子细胞生长、增殖和分化的能力强。碳纳米管(CNTs)是一种十分常见易得的材料，由于其有着十分显著的机械性能、特殊的结构特点和超高的厚径比，CNTs被生物医学方面认为是具有非常大的挖掘潜力的。本文选用具有代表性的PCL和nano-HA还

6、有碳纳米管作为研究对象，以PCL为基体材料，nano-HA和CNTs作为纳米增强材料，使它们优势互补。以选择性激光烧结（SLS）技术作为成型工艺，分别制备了PCL、nano-HA/PCL复合多孔支架和CNTs/nanoHA/PCL复合多孔支架并对其相关性能进行了研究。(2)通过对PCL支架的研究表明:在烧结过程中支架的分子基团结构和物相组成都没有发生变化,但结晶度降低。支架的压缩强度随着功率的增加而增加，孔隙率则降低。最佳的烧结激光功率为3-5W。细胞毒性实验结果表明细胞的相对增值率均高于94%，多孔支架细胞毒性等

7、级为0级，但在模拟人体液（SBF）溶液中没有发现多孔支架上有类骨磷灰石生成。支架不具备生物活性。(3)针对支架不具备生物活性这一缺点，本文利用添加具有较好骨诱导性和骨传导性的纳米羟基磷灰石作为增强相增强PCL支架的生物活性及机械性能等。发现相对于PCL多孔支架，随着nano-HA的含量的增加多孔支架的压缩I摘要强度也提高，并且复合多孔支架还具有良好的生物活性和生物相容性。(4)为了进一步提高支架的机械性能，将3wt%CNTs作为第三增强相添加到nanoHA/PCL混合粉末中烧结制备得到CNTs/nano-HA/PC

8、L的复合多孔支架并测试了它们的压缩强度。相比只添加nano-HA，添加CNTs时支架有着更好的机械性能。当添加15wt%nano-HA和3wt%CNTs时支架有最佳压缩强度11.62Mpa。相比纯PCL支架提高了32.5%。相比于只添加15wt%nano-HA含量提高了13.6%。表明添加两种增强相对骨支架的性能有着更好的改善效果。关键词：选择性激光烧结；骨