幾種常規(guī)生物醫(yī)用材料表面界面的計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、西南交通大學(xué)博士學(xué)位論文幾種常規(guī)生物醫(yī)用材料表面界面的計(jì)算機(jī)模擬姓名：張紅平申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：馮波；魯雄201105第1f頁西南交通大學(xué)博士研究生學(xué)位論文增強(qiáng)。水環(huán)境阻礙著RGD三肽與Ti02表面的相互作用，有助于保持RGD三肽的初始構(gòu)型。進(jìn)一步，本文采用密度泛函理論模擬了精氨酸分子R在金紅石表面的吸附，考察了金紅石表面的氧原子缺陷以及水環(huán)境對精氨酸分子R吸附的影響。模擬結(jié)果表明當(dāng)氨基酸分子平鋪在金紅石表面時(shí)，二者

2、間的吸附能最大。另外，在金紅石表面的面氧原子缺陷和橋氧原子缺陷之間，面氧原子缺陷對于氨基酸分子R的吸附影響更大。吸附在金紅石表面的水分子對于氨基酸分子的吸附起阻礙作用。殼聚糖為一種天然的多糖，含有大量活性氨基和羧基。殼聚糖以良好的抗菌性、生物相容性及可降解性成為組織工程研究中的熱點(diǎn)材料。為了獲得具有優(yōu)良性能的生物醫(yī)用復(fù)合材料，出現(xiàn)了很多羥基磷灰石／殼聚糖復(fù)合材料的研究。HA／殼聚糖復(fù)合材料的性能在很大程度上受到二者間的界面結(jié)合性能的影響

3、，因此，無論從學(xué)術(shù)的角度還是生產(chǎn)應(yīng)用生物醫(yī)用復(fù)合材料的角度而言，HA／殼聚糖復(fù)合材料的界面性能都占有重要的地位。本研究采用MD方法研究了殼聚糖分子鏈段與Ha(001)，(10O)及(110)面的相互作用，計(jì)算了殼聚糖分子鏈段與HA(001)，(10O)及(110)面間的結(jié)合能，計(jì)算了殼聚糖分子鏈段上氮，氧原子的濃度分布曲線以及HA表面鈣原子與殼聚糖分子鏈段上氮原子間的距離。結(jié)合能結(jié)果表明在三個(gè)HA表面中，殼聚糖與HA(100)面的結(jié)合能

4、最大。濃度分布曲線及HA表面鈣原子與殼聚糖分子鏈段上氮原子間距離計(jì)算表明殼聚糖分子鏈段上的氨基基團(tuán)與HA表面的鈣元素間可能存在化學(xué)鍵合。HA表面的羥基與殼聚糖分子鏈段上的羧基間有氫鍵存在。羥基磷灰石(HydroxyapatiteHA)作為重要的生物活性陶瓷之一，由于其優(yōu)良的生物活性及骨傳導(dǎo)性而被用于臨床骨修復(fù)及骨替換。然而，HA的脆性及較差的抗彎強(qiáng)度限制了HA在人體承重部位的應(yīng)用。當(dāng)前主要采用HA高分子復(fù)合材料試圖彌補(bǔ)HA在力學(xué)性能方面

5、的不足。通常的實(shí)驗(yàn)手段對于HA／高分子復(fù)合材料的界面結(jié)合問題的研究方法有一定的局限性，很難獲得原子分子水平上不同材料間的相互作用信息。本研究采用計(jì)算機(jī)模擬方法分析了HA／高分子復(fù)合材料體系界面的相互作用，以及偶聯(lián)劑Al74在復(fù)合材料界面結(jié)合性方面的作用。模擬結(jié)果表明HA(1lO)表面與三種高分子鏈段的相互作用最強(qiáng)。尼龍66以及聚乳酸與HA表面的相互作用強(qiáng)于聚乙烯與HA表面的相互作用。硅烷偶聯(lián)劑A174能提高聚乙烯與HA間的界面結(jié)合力，卻