摘要近年来,由于天然聚合物具有良好的细胞相容性和降解性能,被越来越多地应用于可吸收屏障膜研究。其中,海藻酸钠(Alginate sodium,SA)具有良好的生物活性,并且在多价阳离子(如钙离子,Ca2+)的作用下极易交联形成凝胶,因此被广泛用于引导骨组织再生膜(Guided bone regeneration membrane, GBRM)研究。然而SA机械强度低、稳定性差、缺乏细胞黏附的位点,这些缺点限制了其在GBRM应用的发展。而明胶(Gelatin,G) 是另外一种由天然胶原蛋白部分水解而成的天然生物聚合物,具有丰富的整合素结合位点,类似于细胞外基质,有利于细胞黏附生长,但其在降解过程中容易崩塌,不足以提供有效的机械性能。目前,针对聚合物机械强度的不足往往是通过引入纳米材料来进行增强和改善的。<br> 目的:本研究拟引入纳米材料 MXene (Ti3C2Tx)来合成 SA/G/MXene (SGM)复合膜,用以解决聚合物基复合膜机械强度不足的问题。<br> 方法:(1)利用含氟蚀刻法(HCl+LiF)制备了高质量 MXene 纳米片。然而MXene极易在含水或含氧条件下发生氧化降解,为此引入聚合物(SA、G)制备了SA-MXene、G-MXene、SA-G-MXene混合溶液用以探究其对MXene氧化的抑制作用。<br> (2)利用溶胶-凝胶法和冷冻干燥制备SGM复合膜,以添加MXene纳米片的SGM复合膜作为实验组,不添加MXene纳米片的SG复合膜作为对照组。对各组样品的理化性能进行了表征,同时分别对其力学性能进行了测试与分析。<br> (3)通过溶胀实验、体外降解实验及仿生矿化实验对SGM复合膜生物学性能进行测试。<br> (4)进一步通过细胞实验来测试其细胞毒性。利用碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)活性检测和茜素红染色(Alizarin red staining,ARS)来评估复合膜的诱导成骨分化能力。<br> 结果:(1)将各组溶液在室温下放置28天以观察MXene的氧化情况。28天后,不含聚合物的MXene溶液完全沉降,而添加SA或G的混合溶液则无明显变化。结果表明SA和G与MXene复合后可以抑制MXene的氧化降解。<br> (2)理化表征及力学性能实验结果表明MXene的引入增加了SGM复合膜的表面粗糙度、显著提高了SGM复合膜的拉伸强度和弹性模量。<br> (3)溶胀实验、降解实验及仿生矿化实验结果显示SGM复合膜具有较高的溶胀率、良好的降解率及优异的生物矿化活性。<br> (4)根据体外细胞实验结果进行分析,表明SGM复合膜具有良好的细胞增殖能力和诱导成骨细胞分化能力。<br> 结论:综上,本研究成功合成了SGM复合膜,MXene的加入提高了复合膜的机械强度,同时复合膜表现出较高的溶胀率、适配骨形成的降解率、良好的矿化能力、优异的促进细胞增殖的能力和成骨活性。此外,SA、G与MXene复合后抑制了MXene的氧化。本研究为MXene作为增强材料引入聚合物中制备复合膜在GBRM领域的应用提供了新思路。
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