第一章.羟基磷灰石与纤维素复合骨修复材料
1.1骨损伤与修复
骨头的主要成分是70%的羟基磷灰石和30%的胶原，它一共有7级结构，骨的损伤的修复一直是一个难题，引起骨损伤的原因主要包括先天畸形造成以及后天的人为损伤，诸如骨折，关节炎，骨质疏松等等。人体的骨修复能力是有限的，骨损伤超过一定限度时，人体的自愈能力会受到破坏，当人体遭受较为严重的骨折或者先天性的骨损伤时，人体会没有足够能力进行修复。【1-2】解决方法有骨移植和假体植入。骨移植又分为自体骨移植和同种异体骨移植，骨移植手术多少都伴随着有免疫排斥以及并发症的风险【3】。而当前的假体植入则主要以金属为主，比如钛合金，它同样有松动或感染的可能。当下最新的研究聚焦于组织工程在骨修复中的应用，其常用的制备材料包括金属，聚合物，生物陶瓷三种。这三种材料各有优劣，问题在于单一材料无法满足组织工程的需要，而将多种材料复合在一起才能有效地发挥各自作用，发挥出1 1大于2的效果，在这其中，羟基磷灰石和生物质基质的结合是目前研究的热点。
2.2 羟基磷灰石与纤维素
羟基磷灰石又叫碱式磷酸钙，分子式Ca10(PO4)6(OH)2，是钙磷灰石自然矿化而成的。羟基磷灰石本身就是人体骨组织结构的主要成分，能与机体组织在界面上实现化学键性结合，其在体内有一定的溶解度，能释放对机体无害的离子，能参与体内代谢，它拥有高的生物相容性，对人体无毒无刺激。作为一种新型的骨替代物其优越性在于它并不像骨松质、磷酸钙陶瓷等材料一样，需要预制成各种形状，而可以简单地注射入骨缺损处、能够原位固化、适应骨缺损进行塑形。羟基磷灰石可以参与骨重建的动态过程，促进细胞分裂分化，对于骨的修复起到很好的促进作用【4】。但是这种材料也有缺点，其机械脆性大。改善其力学性能是非常重要的，目前已经有一些基于HAp与不同聚合物基质（如聚乳酸、聚酰胺66）和天然聚合物（如壳聚糖、淀粉、海藻酸盐和纤维素）相结合的骨再生复合材料。【5】
含羟基磷灰石的纤维素基复合材料是一类有希望应用于骨组织工程的新型生物材料。通过仿生矿化过程，溶液中的矿物离子沉淀在有机基质上形成晶体，能在聚合物表面沉积羟基磷灰石。研究表明，当有机基质表面峰有阳离子或阴离子活性基团时，晶体的成核和生长可能会以一种可控的方式进行，静电作用可以引导钙离子和磷酸根离子的吸附，促进羟基磷灰石的成核与生长。许多研究表明，在高分子材料表面引入活性阴离子基团可以改善羟基磷灰石晶体的成核和控制局部的生长【6-7】，纤维素的羧基能够促进COO-与Ca2 键合，促进均匀的晶体成核，这是一种理想的骨再生支架应该具备的重要成骨性能。
纤维素作为一种天然高聚物，在自然界中含量非常丰富，价格十分低廉。它可以生物降解，可以再生，符合可持续发展理念，并且也有着不错的生物相容性以及合适的力学性能。纤维素在人体的组织支架材料以及药物释放系统方面有很多应用【8】，。甘蔗渣是由甘蔗加工而成，在巴西、印度、古巴、中国、印度尼西亚和哥伦比亚大量生产，由于纳米结构具有比表面积大、密度低、机械强度高、热膨胀系数低、光学透明、形态独特、易于生产以及表面可化学改性等优点，因此备受关注。
1.3 甘蔗茎
甘蔗渣是一种非常常见的农业废物，我国每年年产大约1000万t，其主要用途是造纸，或被直接焚烧。甘蔗渣成分主要是纤维素，半纤维素，以及木质素三部分。纤维素被木质素和半纤维素包裹在其中，要得到其中的纤维素必须对其他两种物质进行剥离，常见的手段有化学，物理，生物法三种【9】。将甘蔗切开，从外到内分别是：表皮，基本组织，维管束。表皮是最外层的一层细胞，由长方形的长细胞和短细胞相互间隔排列而成，基本组织由薄壁细胞组成，细胞数目多，排列疏松，是蔗糖主要的贮藏处，维管束星散排列于基本组织之间，越靠近中央数目越少，相隔也比较远，而越靠外则数目越多，形状也较小
第二章 生物矿化
