实验场地：明向校区人工智能学院C座117
负责人：韩威妺
电话：15535536606
适用：生物医学、药学、化工、材料相关专业本科一、二、三年级学生
邮箱：hanweimo@tyut.edu.cn
开放预约时间：单周周三下午
除提供开放项目外，学生可自行提供项目方案，经审核可行性后择机开展。实验室正在改进若干经典实验，后续方案成熟后更新。
1. 羟基磷灰石/聚氨酯骨修复材料的制备与基本表征
适用：生物医学、药学、化工、材料等相关专业本科生（具有一定材料化学实验课程基础）。
目的：引导学生了解天然骨有机/无机复合结构，以及骨修复材料应具备生物相容性、骨传导性和力学匹配性等基本要求；学习采用羟基磷灰石/聚氨酯复合骨修复材料，并理解羟基磷灰石在材料中提供骨传导性与力学支撑的关键作用。学会傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜等常用表征手段，初步掌握材料物相组成与微观形貌的分析方法；帮助学生建立“材料组成—分子结构—基本性能”设计思路；培养规范的实验操作习惯与科研报告撰写能力，鼓励学生思考材料组成与性能的优化方向，初步形成解决实际问题的创新思维。
项目内容介绍：近年来，创伤、疾病引发的骨缺损患者逐年增多，临床传统修复材料均存在明显局限：自体骨来源有限且会造成供区损伤；异体/异种骨易引发免疫排斥；脱钙骨基质力学性能不足，无法支撑承重部位修复。骨组织工程为骨缺损修复提供了全新解决方案——通过构建仿生支架为细胞黏附、增殖及基质矿化提供三维支撑。理想的骨修复支架需兼具多孔结构、良好生物相容性、匹配天然骨的力学性能及可控降解性等。金属材料易腐蚀致炎，陶瓷材料脆性大，天然聚合物强度不足。随着材料科学的不断进步，人工合成聚合物逐渐受到研究者的关注。聚氨酯（PU）因结构可设计性强、性能易调控，成为骨修复领域极具应用潜力的功能材料之一。
本项目以仿生天然骨有机/无机复合结构为设计思路，以蓖麻油（CO）与聚乙二醇（PEG）为软段、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为硬段、辛酸亚锡（Sn(Oct)2）作为催化剂，1,4-丁二醇（BDO）为扩链剂、水为发泡剂合成聚氨酯基体，并添加纳米羟基磷灰石（HA）作为生物活性填料制备HA/PU骨修复材料，傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析材料的化学官能团，通过X射线衍射（XRD）表征羟基磷灰石的晶体结构，借助扫描电镜（SEM）观察泡沫的孔形态及填料分散情况，让学生了解“材料组成—分子结构—基本性能”设计思路与材料合成基本表征方法，为后续从事生物医用材料研究奠定基础。
流程：将计量CO与PEG混合，并于70℃下搅拌预热→加入HA均匀混合→用推进泵逐滴加入IPDI→0.5 h后加入Sn(Oct)2，搅拌4 h左右至粘稠状→加入BDO继续搅拌反应至拉丝状→继续反应5 min左右至开始起泡→倒入模具→置于60℃烘箱干燥，得到PU弹性体→FTIR验证PU合成→XRD验证HA复合其中→SEM观察材料泡孔结构。
项目完成所需时间（7--8小时）。
图1.不同CO与PEG配比制备PU的SEM图
图2.不同HA制备PU的SEM图
