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细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)作为一种新兴的生物医用材料,以其高纯度、良好的生物相容性、可生物降解性、优异的力学性能、超精细微观形貌结构等一系列独特的物理及化学性质,而引起国内外科研人员的广泛关注。而羟基磷灰石(Hydroxyapatite,Hap)是人体和动物骨骼的主要无机成分,同时羟基磷灰石也以其良好的生物相容性目前已广泛地应用于医学研究。近年来,国内外科研人员在聚合物基羟基磷灰石复合材料上做了很多的研究工作,但是以聚合物为基质材料制备具有仿生骨结构的聚合物基羟基磷灰石纳米复合材料的报道较少。本论文首先以木醋杆菌为出发菌种生化合成细菌纤维素,而后以细菌纤维素纳米纤维组成的三维网络结构为模版,制备纳米尺寸上的聚合物基羟基磷灰石复合材料。具体研究内容如下:1.以木醋杆菌(AS 1.1812,或ATCC 23767)为出发菌株,在本实验室现有研究基础上(已对细木醋杆菌生化合成细菌纤维素的培养基、培养条件等因素进行了优化研究),使用静态培养生化合成制备细菌纤维素。通过考察不同合成时间下的培养基中糖浓度、蛋白质含量、产量、pH值的变化及变化速率,对木醋杆菌合成细菌纤维素的生化合成动力学进行研究。研究结果表明:合成时间在24小时至96小时之间时,生化合成体系的糖消耗速率、蛋白质消耗速率、pH下降速率及细菌纤维素产率均变快,因此认为此阶段为细菌纤维素产量最快阶段,且在合成时间约为70小时时,产率达到最大。这为实现木醋杆菌合成细菌纤维素的连续化高效合成奠定了研究基础。2.对木醋杆菌生化合成制备得到的细菌纤维素的物理及化学性质进行表征,这包括:提纯工艺的可行性考察、纯度测定、持水量测定、粘均聚合度测定、微观形貌结构分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、热化学稳定性分析、力学性能测定等。分析结果表明:4%NaOH溶液煮沸可有效去除细菌纤维素中残留的培养基及残留菌体,且细菌纤维素纯度高达98.5%;持水量测定表明细菌纤维素湿膜的持水量高达98.7%;粘均聚合度测定表明细菌纤维素的粘均聚合度约为1000;SEM观察表明细菌纤维素纤维直径为40-100 nm,且呈现三维网络结构;红外光谱和X射线衍射分析,得出提纯后的细菌纤维素纤维有较高的结晶指数和纤维素Iα含量;热化学稳定性分析表明细菌纤维素是一种常温下热稳定性良好的材料;力学性能测定表明细菌纤维素膜有较高的拉伸强度和拉仲模量。3.采用体外液相仿生矿化的方法制备具有仿生骨结构的细菌纤维素基磷灰石纳米复合材料,这包括:直接液相沉淀复合法、钙离子活化预处理法、磷酸化改性法。并对每种方法制备得到的细菌纤维素基磷灰石复合材料的结构与性能进行分析,包括:微观形貌结构分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、元素含量分析、复合材料中磷灰石相变研究等。分析结果表明:直接液相沉淀法无法实现羟基磷灰石在细菌纤维素纳米纤维上的沉积,该法制备得到的材料出现明显的两相分离的结构;钙离子活化预处理法制备得到的复合材料中羟基磷灰石含量低,且羟基磷灰石在细菌纤维素纳米纤维上沉积效率低;而磷酸化改性法实现了羟基磷灰石在细菌纤维素纳米纤维上的均匀沉积,且矿化效率较高。4.使用碱化预处理细菌纤维素的方法对钙离子活化法进行了工艺条件优化,并对该方法制备得到的复合材料进行了结构与性能的表征,包括:微观形貌结构分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、元素含量分析、复合材料中磷灰石相变研究等。研究结果表明,碱化预处理的方法解决了传统钙离子活化法制备细菌纤维素基磷灰石复合材料中存在的矿化效率低的问题,且羟基磷灰石在细菌纤维素纳米纤维上沉积均匀。5.对不同制备方法得到的细菌纤维素基磷灰石复合材料中磷灰石随矿化时间发生相转变进行了研究,并计算了不同制备方法制备细菌纤维素基磷灰石复合材料中磷灰石在不同矿化时间下的化学组成比例。而相转变研究结果表明,在极稀仿生缓冲液中进行矿化时,磷灰石前驱相并不是普通液相沉淀法制备得到的传统意义上的磷灰石前驱相Ca8H2(PO4)6,而是以各种具有复杂化学组成的磷灰石材料,其化学组成严格符合表达式:Ca8Hx(PO4)y(X>2,Y>6,X=3Y-16)。