組織工程用磷酸鈣骨水泥多孔材料的研究.pdf

1、組織工程學是利用降解材料做成三維支架，使生物體的細胞在表面繁殖增長，形成或長出新的組織或器官，是一種全新的治療骨缺損的模式，也是目前醫(yī)學研究的熱點問題之一。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)用的支架材料強度不足，而且孔隙率越高，孔徑越大，強度越低，嚴重限制了該類材料的應(yīng)用。針對這一現(xiàn)狀，

2、開展骨水泥多孔支架材料的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。 本文首先采用固相燒結(jié)法制備出單斜相磷酸鈣粉體，通過對燒結(jié)溫度和保溫時間的對比實驗，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。延長原料的球磨混料時間并采用高導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)物相的形成過程。力學性能研究發(fā)現(xiàn)，其壓縮強度為26.71MPa，彎曲強度為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于材料力學性能、凝結(jié)時間和氣孔率的影響以及在材料制備過程中液固比對于材料力學性能和氣孔率的影響，并研究了促凝劑Na<,2>HPO<,4>對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，力學性能逐漸降低，凝結(jié)時間延長，氣孔率上升：隨著液固比的增大，氣孔率逐漸增大，力學性能隨之降低；促凝劑的加入使凝結(jié)時間大幅縮短。加入明膠后骨水泥水化產(chǎn)物無明顯區(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)，有利于力學性能的提高。分析研究了明膠的成孔機制，并建立了明膠對于HA生長作用模型。水化反應(yīng)初期明膠溶脹，養(yǎng)護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時反應(yīng)速度加快，一段時間后反應(yīng)速度再度降低，反應(yīng)趨于穩(wěn)定。對不同養(yǎng)護時間的水化產(chǎn)物進行XRD測試以觀察其物相變化，研究發(fā)現(xiàn)隨著養(yǎng)護時間的延長，除無水化性能的β-TCP特征峰無明顯變化外，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粉體的水化機理認為αH-TCP水化過程是一個溶解沉淀過程，當αH-TCP與水接觸時，CPC離子溶于水，與水作用形