多層化核-殼結(jié)構(gòu)生物活性復(fù)相陶瓷制備及性能研究.pdf

1、隨著我國人口老齡化日益加劇，各類骨損傷病例快速增長，從而為骨修復(fù)人工材料制品帶來巨大的需求和增長空間。微球顆粒性材料因其良好的流動性而易于塑形和填充，同時其堆積體的孔隙完全貫通，有利于新骨再生和修復(fù)。
　　本文通過自行搭建核-殼結(jié)構(gòu)陶瓷微球制備新裝置，以及相關(guān)制備工藝參數(shù)進(jìn)行深入研究和優(yōu)化，成功制備出以β-硅灰石/β-磷酸三鈣(β-CaSiO3/β-TCP)為主要成分的單相陶瓷微球、核-殼復(fù)相陶瓷微球、雙殼層型核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)相陶瓷微

2、球。通過SEM、EDX分析可見，所得微球尺度均一，殼-核結(jié)構(gòu)完整，界面清晰。研究發(fā)現(xiàn)盡管干燥過程會引起微球收縮，并隨著升高煅燒溫度引起更大的收縮，但是球形始終維持良好形態(tài)。體外降解特性分析顯示微球的生物活性、降解性可調(diào)性能良好，并證實(shí)以降解性緩慢的β-TCP為外殼層的陶瓷微球的降解速率和離子釋放水平低于以降解性較快的β-CaSiO3為外殼層的陶瓷微球。
　　其次，通過添加有機(jī)微球造孔劑（聚苯乙烯微球，粒徑在15μm左右），在內(nèi)、外

3、殼層分別構(gòu)建出孔徑10μm左右的多孔性結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建出雙殼層型核-殼結(jié)構(gòu)的多孔性復(fù)相陶瓷微球。經(jīng)其體外降解行為分析表明，改變組分分布、燒結(jié)溫度制度以及不同殼層微結(jié)構(gòu)的調(diào)控，復(fù)相陶瓷體外降解特性實(shí)現(xiàn)顯著的可剪裁性，即微球降解性按多孔結(jié)構(gòu)所處位置而存在顯著差異，并且內(nèi)核層β-CaSiO3摻雜的Sr離子釋放水平也與內(nèi)、外殼層的多孔性密切相關(guān)。
　　為了說明這種微球制備方法對其他生物活性材料的普適性，本文還進(jìn)一步引入13-93生物玻璃和不

4、同鎂摻雜率的硅酸鈣作為外殼層組分，成功制備出成分分布可調(diào)的三相雙殼層核-殼結(jié)構(gòu)生物玻璃陶瓷微球;針對摻鎂的硅酸鈣的體外降解性評估也顯示，外殼層硅灰石中摻鎂含量差異對復(fù)相陶瓷微球的降解性能產(chǎn)生明顯影響。
　　綜上所述，本文所提出的新型非均相雜化復(fù)相陶瓷微球制備工藝，具有工藝簡單、核-殼結(jié)構(gòu)成球性能好，適用于各種生物活性陶瓷材料等優(yōu)點(diǎn)，有望解決組分降解速率調(diào)控問題，以及由此堆砌顆粒形成三維網(wǎng)絡(luò)孔道演化可調(diào)可控性能，勢必在研究骨缺損修復(fù)