石墨烯-羟基磷灰石纳米复合材料的合成在骨组织工程中的潜在应用

这项工作解释了制造具有相反方向的纳米羟基磷灰石和石墨烯纳米带的新型复合材料的策略。这些生物材料对于开发骨组织工程支架具有重要意义。这是一个简单的一锅合成。

这是一种快速，有效且经济的方法。这项工作与治疗骨损伤和相关疾病的背景极其相关，其中更多的骨组织再生将促进快速愈合。首先，使用50毫升的反应混合物合成羟基磷灰石的原始纳米颗粒。

滴加25%氢氧化铵以保持pH值在10左右。此后，通过超声照射搅拌反应混合物30分钟。让所得溶液在室温下成熟120小时，直到羟基磷灰石纳米颗粒的白色沉淀沉淀沉淀出来。

通过在室温下以1， 398×g离心5分钟来回收羟基磷灰石的纳米颗粒。用去离子水洗涤沉淀物三次。为了制备nHAP / GNR纳米复合材料，使用共官能化策略，首先将5毫克石墨烯纳米带溶解在一摩尔硝酸钙四水合物和0.67摩尔磷酸氢铵的混合物中至50毫升最终体积。

在该反应过程中，滴加25%氢氧化铵以将pH值保持在约10。通过超声波搅拌所得混合物30分钟。反应完成后，使溶液在室温下不受干扰120小时直至成熟。

观察羟基磷灰石纳米颗粒的凝胶沉淀物的形成，其覆盖石墨烯纳米带，随后nHAP / GNR的白色沉淀沉淀沉降。通过在室温下以1， 398×g离心5分钟洗涤沉淀物三次，然后在去离子水中重新分散。为了合成GNR / nHAP纳米复合材料，将市售的羟基磷灰石纳米颗粒悬浮在50毫升去离子水中，浓度为每毫升5毫克，并补充5毫克的石墨烯纳米带。

通过超声搅拌所得混合物30分钟，然后，使混合物在室温下不受干扰120小时。成熟后，通过在室温下以1， 398×g离心5分钟，回收所得GNR / nHAP的白色沉淀物。用去离子水洗涤样品三次。

对nHAP / GNR纳米复合材料的HRTEM分析显示，nHAP斑块的长度和宽度在150至250纳米之间。元素映射证实，由于存在元素钙和磷，GNRs上的中间节点斑块确实是nHAP。在GNR/nHAP纳米复合材料中，GNR在球形nHAP纳米颗粒表面形成薄膜。

EDS分析显示，由于GNRs引起的碳含量明显增加，而钙和磷特有的峰值是由于nHAP引起的。nHAP/GNR光谱中碳含量的显着增加是由于大多数GNRs仅观察到一小部分新合成的nHAP。XRD分析证实了nHAP强峰的六方晶体结构分别对应于002、102、211、300、202、310、113、222和213平面，证实了所合成的nHAP的纯度。

TGA分析显示，由于nHAP的结晶，在200摄氏度至500摄氏度之后，质量稳步下降。进一步的加热导致复合物的分解。由于GNRs的存在而造成的损失被发现在GNR / nHAP和nnHAP / GNR中介于0.5%和0.98%之间。

试剂的添加顺序和反应条件对于获得纳米复合材料所需的反向取向最为关键。可以进行基于细胞系的研究来检查纳米复合材料促进成骨的潜力。这将为组织工程开辟一个新的方向介导的细胞反应调节领域。