埃洛石纳米管(HNTs)是一种硅铝酸盐,是具有中空管状纳米结构的天然一维纳米材料。利用其独特的纳米结构和表面性质可以拓展其多方面的应用。本文利用HNTs和共轭分子之间的电子转移反应,制备了HNTs和苯乙烯(St)构成的St@HNTs超分子凝胶。利用水热反应将具有生物相容性和成骨活性的纳米羟基磷灰石负载到HNTs表面,探究了改性HNTs及其壳聚糖复合材料在组织工程支架材料中的应用潜力。具体来讲:(1)一定质量比例的HNTs和St在超声作用下能够形成St@HNTs超分子凝胶。团聚的HNTs在St中经过超声作用处理后能够均匀地分散在St中,HNTs和St之间发生电子转移反应。St@HNTs凝胶(质量比例St:HNTs=100:20)的外表呈现淡黄色且具有一定的透光度。凝胶的偏光显微镜结果以及干燥后的凝胶的微观结构表明,凝胶中的HNTs以簇状分布,HNTs簇之间的空隙是凝胶中St的所在位置。超声作用是促进HNTs分散的动力。在同样的超声功率下,超声时间决定了HNTs在St中分散程度。HNTs和St之间没有发生化学反应。电子顺磁共振结果证明,自由基存在于HNTs和St的混合过程中,说明了HNTs和St存在电子转移反应。HNTs作为电子接受体,St作为电子给予体。St上的电子通过HNTs的晶体边缘转移至HNTs的铝原子和铁离子上。形成的St阳离子自由基或者聚阳离子携带正电荷,与表面携带负电荷的HNTs能够发生强的静电相互作用。在这种作用下,足够多的St被吸附于HNTs簇上。吸附了St液层的HNTs簇在重力作用下堆积,构成了St@HNTs超分子凝胶。(2)通过水热法合成了在HNTs管外合成了羟基磷灰石(HAP),制备了不同比例的HAP@HNTs杂化材料。通过水热制备的HAP纳米粒子具有明显的晶型结构,HNTs的晶型在水热过程中不发生改变。在杂化材料的微观结构上,HAP纳米颗粒主要分布在HNTs的管外。HAP纳米粒子在杂化材料中所占比例较大时,过量的HAP会导致HAP@HNTs杂化材料的比表面积降低,其对应的孔径容积和吸附性能都降低。HAP@HNTs的粒径分布介于HAP和HNTs二者的粒径分布之间。HNTs可以减少HAP的团聚现象。采用小鼠颅骨前成骨细胞(MC3T3-E1)作为细胞模型,HAP@HNTs能够促进MC3T3-E1细胞增殖和分化。HAP@HNTs显示出良好的生物相容性和成骨诱导性。因此,HAP@HNTs在骨组织工程中可用于构建骨组织工程支架。(3)将杂化材料HAP@HNTs和壳聚糖(CS)通过溶液浇铸法制备成复合材料CS/HAP@HNTs。在微观上,HAP@HNTs粒子能够均匀地分布在CS基体当中,并有一部分杂化材料的颗粒裸露在复合膜的表面上。HAP@HNTs和CS之间的静电相互作用和氢键作用提高了复合膜的拉伸力学性能。相对于CS膜,复合膜的拉伸强度和弹性模量明显提高。采用MC3T3-E1细胞作为评价模型,HAP@HNTs提高了复合膜的细胞相容性。此外,HAP@HNTs杂化材料促进了MC3T3-E1的成骨分化水平。HAP@HNTs粒子在膜材料中既起着促成骨分化性能的作用,又起着机械性能的增强作用。CS和HAP@HNTs杂化材料可以用于制备新型的骨组织支架材料。