三維殼聚糖骨折內固定材料增強改性的研究.pdf

1、可生物降解的三維殼聚糖骨折內固定材料可避免其他種類骨折內固定裝置的二次手術、應力遮擋、非菌性炎癥反應等缺點。為了滿足三維殼聚糖棒材在骨折臨床使用中的要求，本論文采用多種方法增強改性殼聚糖棒材并研究了增強改性的機理。高強度的殼聚糖接骨棒、接骨釘將是一種新型的、具有自主知識產權的生物醫(yī)用材料，對減輕骨折病人痛苦、節(jié)省醫(yī)療費用具有重要意義。 （1）利用甲殼素和殼聚糖脫乙酰度的差異導致兩者在稀酸水溶液中溶解性能的不同，制備了具有層狀疊加

2、結構的甲殼素纖維/殼聚糖三維復合棒材，當復合棒材受載荷作用時，應力由殼聚糖基體傳遞給纖維增強體，從而實現增強改性的目的。濾紙纖維表面粗糙，增強了纖維與殼聚糖基體之間的機械鉚合力，并且兩者發(fā)生了界面化學反應，生成了希夫堿，有效地增加了復合材料的界面結合力，從而提高了復合棒材的力學性能。采用聚對胺苯乙炔包覆多壁碳納米管，使多壁碳納米管均勻分散在殼聚糖基體中，可有效承擔載荷.另外，給多壁碳納米管穿上一層水溶性、磁性“外套”，在磁場的誘導下實現

3、了多壁碳納米管在殼聚糖基體中均勻分散、平行有序排列。 （2）以海藻酸鈉、羧化殼聚糖聚陰離子電解質改性三維殼聚糖棒材，殼聚糖分子鏈上的氨基、乙酰胺基與聚陰離子電解質的羧酸鹽官能團之間存在很強的靜電相互作用，使材料變得更加緊密，從而改善了復合棒材的力學性能。 （3）通過仿生設計制得了高強度的多聚磷酸鈉/殼聚糖三維復合棒材，棒材的仿木年輪層狀疊加結構屬于LiesegangRing現象；棒材的仿竹空心結構可以通過控制殼聚糖溶液在

4、堿液中的凝固時間來實現；多聚磷酸鈉與殼聚糖之間存在強的靜電相互作用以及氫鍵作用，使得殼聚糖基體變得更加緊密。層狀疊加結構、仿竹中空結構以及復合棒材中的靜電相互作用三者共同作用，大幅度提高了棒材的力學性能。 （4）Co60—γ—rays輻射引起了殼聚糖分子的斷鏈反應，降低了殼聚糖的分子量，使得殼聚糖分子鏈間的纏結作用減弱，鏈段運動能力增強，有利于殼聚糖分子的結晶重排，提高殼聚糖的結晶度，從而提高殼聚糖棒材的強度。微波輻射產生熱效應

5、，使殼聚糖棒材發(fā)生熱交聯反應，形成體型網絡狀結構，提高了殼聚糖棒材的力學強度。 （5）戊二醛交聯改性殼聚糖棒材及羥基磷灰石/殼聚糖三維復合板材，使殼聚糖基體形成體型網絡狀交聯結構，棒材的層狀疊加結構變得更加緊密，納米羥基磷灰石顆粒尺寸減小。殼聚糖棒材受應力作用后產生的裂紋在一層內擴展，當遇到另外一層時發(fā)生鈍化，或發(fā)生偏轉，改變擴展方向，沿著層與層之間撕裂，吸收能量。交聯殼聚糖棒材的層狀疊加結構變得更加緊密，因而應力沿層間撕裂需要