幾種常規生物醫用材料表面界面的計算機模擬.pdf

1、西南交通大學博士學位論文幾種常規生物醫用材料表面界面的計算機模擬姓名：張紅平申請學位級別：博士專業：材料學指導教師：馮波；魯雄201105第1f頁西南交通大學博士研究生學位論文增強。水環境阻礙著RGD三肽與Ti02表面的相互作用，有助于保持RGD三肽的初始構型。進一步，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境對精氨酸分子R吸附的影響。模擬結果表明當氨基酸分子平鋪在金紅石表面時，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材料。為了獲得具有優良性能的生物醫用復合材料，出現了很多羥基磷灰石／殼聚糖復合材料的研究。HA／殼聚糖復合材料的性能在很大程度上受到二者間的界面結合性能的影響

3、，因此，無論從學術的角度還是生產應用生物醫用復合材料的角度而言，HA／殼聚糖復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，計算了殼聚糖分子鏈段與HA(001)，(10O)及(110)面間的結合能，計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。結合能結果表明在三個HA表面中，殼聚糖與HA(100)面的結合能

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算表明殼聚糖分子鏈段上的氨基基團與HA表面的鈣元素間可能存在化學鍵合。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，由于其優良的生物活性及骨傳導性而被用于臨床骨修復及骨替換。然而，HA的脆性及較差的抗彎強度限制了HA在人體承重部位的應用。當前主要采用HA高分子復合材料試圖彌補HA在力學性能方面

5、的不足。通常的實驗手段對于HA／高分子復合材料的界面結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。本研究采用計算機模擬方法分析了HA／高分子復合材料體系界面的相互作用，以及偶聯劑Al74在復合材料界面結合性方面的作用。模擬結果表明HA(1lO)表面與三種高分子鏈段的相互作用最強。尼龍66以及聚乳酸與HA表面的相互作用強于聚乙烯與HA表面的相互作用。硅烷偶聯劑A174能提高聚乙烯與HA間的界面結合力，卻