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上海硅酸盐所研制出新型羟基磷灰石超长纳米线基生物纸

2017-5-10 10:31| 发布者:

摘要:   羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分,具有优良的生物相容性和生物活性,在生物医学领域具有良好的应用前景。然而,由单一羟基磷灰石组成的材料通常脆性高,柔韧性差,难以加工成各种生物医学应用所需 ...

  羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分,具有优良的生物相容性和生物活性,在生物医学领域具有良好的应用前景。然而,由单一羟基磷灰石组成的材料通常脆性高,柔韧性差,难以加工成各种生物医学应用所需的特定形状。此外,在一些特定的生物医学应用中需要使用柔性生物材料。为此,设计合成具有良好柔韧性和优异力学性能的羟基磷灰石与生物高分子的复合材料具有重要的学习价值。壳聚糖是一种储量丰富的天然高分子材料,具有良好的生物相容性、可降解性和抗菌性能,可用作止血剂和皮肤伤口敷料以促进血液凝固和伤口愈合。胶原蛋白是生物体中重要的有机成分,具有优异的生物相容性和生物降解性,是一种优良的生物材料。因此,将羟基磷灰石与生物高分子壳聚糖或胶原蛋白复合有望制备出性能优异的生物材料。
  最近,中国科学院上海硅酸盐学习所学习员朱英杰带领的科研团队研制出具有良好柔韧性和优异力学性能的新型羟基磷灰石超长纳米线基生物纸。该生物纸以羟基磷灰石超长纳米线作为构建材料,与具有良好生物相容性的天然生物高分子例如壳聚糖或胶原蛋白复合制备而成。所制备的生物纸具有诸多优点,例如柔韧性好,生物相容性和生物活性高,力学性能优异,羟基磷灰石超长纳米线的含量可在0~100 wt.%大范围内连续调控,可解决传统生物膜羟基磷灰石含量偏低且力学性能差等难题,通过改变羟基磷灰石超长纳米线的含量可调控生物纸的表面润湿性、溶胀率、水蒸气透过速率以及力学性能。该生物纸是一种性能优异的新型柔性生物材料,有望应用于生物医学领域,例如皮肤创伤修复、骨裂或骨折包扎固定、骨缺损修复、各种用途的医用纸等。相关学习结果受到审稿专家的高度评价,作为外封面论文和非常重要论文(very important paper)发表在国际学术期刊欧洲化学上(Tuan-Wei Sun, Ying-Jie Zhu, Feng Chen, Chemistry-A European Journal, 23, 3850-3862 (2017));另一篇论文发表在亚洲化学并入选封面论文 (Tuan-Wei Sun, Ying-Jie Zhu, Feng Chen, Yong-Gang Zhang, Chemistry-An Asian Journal, 12, 655-664 (2017))。相关学习工作申请发明专利一项。3月10日,Chemistry Views 以Multifunctional Biopaper 为题对羟基磷灰石超长纳米线/壳聚糖复合生物纸的学习工作做了亮点报道。另外,学习团队成功研制出羟基磷灰石超长纳米线/硅酸镁/壳聚糖复合多孔骨缺损修复支架,可装载治疗药物和生长因子,促进新骨和血管形成,在药物缓释和骨缺损修复等生物医学领域具有良好的应用前景 (ACS Applied Materials  Interfaces, DOI: 10.1021/acsami.7b03532)。该团队还研制出羟基磷灰石超长纳米线基复合水凝胶,具有良好的生物相容性和力学性能,在生物医学领域具有潜在的应用前景 (Journal of Colloid and Interface Science, 497, 266–275 (2017))。
  相关学习工作得到国家自然科学基金、上海市科委、中科院上海硅酸盐学习所创新重点项目等资助。



  图1. 羟基磷灰石超长纳米线/壳聚糖复合生物纸具有高柔韧性、良好的生物相容性和优异的力学性能,并可用打印机彩色打印。该生物纸有望应用于生物医学领域,例如皮肤创伤修复、骨裂或骨折包扎固定、骨缺损修复、各种用途的医用纸等。相关学习工作作为外封面论文和非常重要论文(very important paper)发表在欧洲化学上。



  图2. 羟基磷灰石超长纳米线/胶原蛋白复合生物纸的学习工作以封面论文发表在亚洲化学上。

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