組織工程用磷酸鈣骨水泥多孔材料的研究.pdf

1、組織工程學(xué)是利用降解材料做成三維支架，使生物體的細(xì)胞在表面繁殖增長(zhǎng)，形成或長(zhǎng)出新的組織或器官，是一種全新的治療骨缺損的模式，也是目前醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。磷酸鈣骨水泥(CPC)是一種新型的自固型生物活性骨水泥，具有良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性、可降解性、可塑性，而且反應(yīng)產(chǎn)生的熱量少，是理想的骨替換及修復(fù)材料。但是磷酸鈣骨水泥作為骨組織工程應(yīng)用的支架材料強(qiáng)度不足，而且孔隙率越高，孔徑越大，強(qiáng)度越低，嚴(yán)重限制了該類(lèi)材料的應(yīng)用。針對(duì)這一現(xiàn)狀，

2、開(kāi)展骨水泥多孔支架材料的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文首先采用固相燒結(jié)法制備出單斜相磷酸鈣粉體，通過(guò)對(duì)燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了α-磷酸三鈣粉體的制備工藝，使獲得的產(chǎn)物純度高，而且性能穩(wěn)定。延長(zhǎng)原料的球磨混料時(shí)間并采用高導(dǎo)熱金屬作為傳熱介質(zhì)，得到了斜方相磷酸鈣粉體，并理論分析了產(chǎn)物相的形成過(guò)程。力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，其壓縮強(qiáng)度為26.71MPa，彎曲強(qiáng)度為15.16MPa，明顯優(yōu)于單斜相磷酸鈣粉體。 將骨水泥粉體

3、與明膠顆粒充分混合，利用明膠的水溶性去除明膠制備多孔材料。研究了明膠顆粒粒徑和含量對(duì)于材料力學(xué)性能、凝結(jié)時(shí)間和氣孔率的影響以及在材料制備過(guò)程中液固比對(duì)于材料力學(xué)性能和氣孔率的影響，并研究了促凝劑Na<,2>HPO<,4>對(duì)于材料水化性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：隨著明膠加入量的增加，力學(xué)性能逐漸降低，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，氣孔率上升：隨著液固比的增大，氣孔率逐漸增大，力學(xué)性能隨之降低；促凝劑的加入使凝結(jié)時(shí)間大幅縮短。加入明膠后骨水泥水化產(chǎn)物無(wú)明顯區(qū)別，

4、其水化產(chǎn)物主晶相為羥基磷灰石(HA)。采用SEM觀察水化產(chǎn)物的斷口形貌，發(fā)現(xiàn)基體結(jié)構(gòu)較為疏松，晶粒較為粗短，晶體間相互交叉纏接結(jié)合緊密形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于力學(xué)性能的提高。分析研究了明膠的成孔機(jī)制，并建立了明膠對(duì)于HA生長(zhǎng)作用模型。水化反應(yīng)初期明膠溶脹，養(yǎng)護(hù)24h后置于超聲設(shè)備中4h，殘存的明膠微球因結(jié)合力減弱而變成較小的明膠質(zhì)分子溶解于水中，保留了明膠顆粒占據(jù)的空間從而形成大孔。 采用高溫熔體X射線衍射儀研究加入液相后漿體的物相

5、變化，發(fā)現(xiàn)水化反應(yīng)初期反應(yīng)緩慢，120min時(shí)反應(yīng)速度加快，一段時(shí)間后反應(yīng)速度再度降低，反應(yīng)趨于穩(wěn)定。對(duì)不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間的水化產(chǎn)物進(jìn)行XRD測(cè)試以觀察其物相變化，研究發(fā)現(xiàn)隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)，除無(wú)水化性能的β-TCP特征峰無(wú)明顯變化外，αH-TCP漸漸減少，而HA不斷生成。水化24h后試樣中αH-TCP基本水化完全。初步分析了CPC粉體的水化機(jī)理認(rèn)為αH-TCP水化過(guò)程是一個(gè)溶解沉淀過(guò)程，當(dāng)αH-TCP與水接觸時(shí)，CPC離子溶于水，與水作用形