3D rGO-PPY-HA復(fù)合支架的室溫制備及其成骨性能研究.pdf

1、目的：
　　室溫制備三維還原氧化石墨烯/聚吡咯/羥基磷灰石（3D rGO/PPY/HA）復(fù)合支架，探討其用于骨組織工程支架的可行性。
　　方法：
　　本實(shí)驗(yàn)以泡沫鎳（foam nickel,NF）為模板，氧化石墨烯（graphene oxide,GO）為原料，聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）為陽(yáng)離子交聯(lián)劑，采用靜電層層自組裝（LBL）法室溫下完成氧化石墨烯的自組裝，結(jié)合電化學(xué)沉積技術(shù)在rGO表面制備超薄聚吡咯（PPY

2、）涂層，熱氯化鐵/鹽酸（FeCl3/HCl,2mol/L：1mol/L）混合溶液刻蝕NF模板后得到3D rGO/PPY復(fù)合支架。分別采用FTIR，Raman，XRD，XPS，SEM對(duì)3D rGO/PPY支架的組成和形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；采用納米壓痕技術(shù)（Nanoindentation）對(duì)PPY涂層前后3D rGO支架的硬度及楊氏模量進(jìn)行測(cè)量。采用電化學(xué)沉積法（0.042M Ca(NO3)2，0.1M NaNO3和0.025M NH4H2PO

3、4組成的混合溶液為電解質(zhì)溶液）對(duì)3D rGO/PPY支架進(jìn)行礦化，并結(jié)合XRD，XPS，SEM對(duì)支架表面礦化層的成份及形貌進(jìn)行表征。采用MTT，AO/EB熒光雙染法和SEM對(duì)復(fù)合支架（3D rGO/PPY，3D rGO/PPY/HA）的細(xì)胞毒性、粘附和增殖能力進(jìn)行評(píng)估。
　　結(jié)果：
　　1.FTIR，Raman，XRD檢測(cè)結(jié)果表明3D rGO/PPY支架的主要成份為石墨烯氧化物及聚吡咯；XPS檢測(cè)結(jié)果指出GO在自組裝過(guò)程中被

4、部分還原；SEM結(jié)果顯示GO片能夠完整的包覆在整個(gè)泡沫鎳骨架表面，并且聚吡咯球形顆粒（150-300nm）均勻的沉積在GO表面；刻蝕泡沫鎳模板后的3D rGO/PPY支架能夠完整復(fù)制NF的形貌，并且能夠獨(dú)立存在；NF模板經(jīng)加力變形后，同樣采用上述制備方法，可以得到不同形狀的3D rGO/PPY復(fù)合支架。
　　2.納米壓痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示PPY涂層可以改善3D rGO基底支架的力學(xué)性能，其硬度和楊氏模量值分別從48.59±4.96MPa

5、和91.0±4.19MPa增加到92.27±4.03MPa和185.94±10.76MPa，其中3D rGO/PPY復(fù)合支架的楊氏模量與人下頜骨松骨質(zhì)頰舌向楊氏模量值相近（114±78MPa）。
　　3.XRD和XPS表征結(jié)果表明3D rGO/PPY支架表面礦化涂層的主要成分為HA；SEM結(jié)果顯示HA為50-100nm大小的球形顆粒，均勻沉積在3D rGO/PPY支架的表面。
　　4.MTT結(jié)果顯示3D rGO/PPY和3D

6、 rGO/PPY/HA復(fù)合支架均能促進(jìn)MC3T3-E1細(xì)胞的增殖，特別是第4天其細(xì)胞增殖率分別為對(duì)照組的5.27倍和6.6倍。AO/EB熒光雙染及SEM結(jié)果顯示，兩者均不具有細(xì)胞毒性，細(xì)胞均能健康的粘附于支架表面，其中3D rGO/PPY/HA支架表面的細(xì)胞數(shù)量在整個(gè)培養(yǎng)期間均較多。
　　結(jié)論：
　　1.以NF為模板，采用LBL法（結(jié)合電沉積法）在室溫下可以成功制備3D rGO/PPY復(fù)合支架。通過(guò)加力改變NF基底的結(jié)構(gòu)，可

7、以完成不同形狀（比如螺旋型、O、U型等）3D rGO/PPY復(fù)合支架的制備，其可為臨床骨缺損的精確修復(fù)提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　2.該制備方法簡(jiǎn)單、低廉，不需要任何特殊的、昂貴的設(shè)備，并且可以完成3D rGO/PPY復(fù)合支架的大批量合成。
　　3.3D rGO/PPY復(fù)合支架的楊氏模量值與人下頜骨松質(zhì)骨頰舌向楊氏模量值相近，其在下頜骨松骨質(zhì)缺損的修復(fù)中具有重大的應(yīng)用潛能。
　　4．礦化前后的3D rGO/PPY復(fù)合支架