陶瓷骨支架微結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)聯(lián)規(guī)律研究.pdf

1、支架是骨組織工程的三要素之一，生物陶瓷因其具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，被認(rèn)為是理想的骨修復(fù)材料。然而目前生物陶瓷支架存在脆性大、韌性低，降解速率不可控，生物活性需進(jìn)一步提高等亟待解決的問(wèn)題。本文利用羥基磷灰石(HAP)晶須對(duì)支架進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)韌;利用二氧化硅(SiO2)和氧化鎂(MgO)來(lái)提高支架的生物活性;利用降解速率較快的磷酸三鈣(TCP)與降解速率較慢的羥基磷灰石復(fù)合來(lái)調(diào)控支架降解性能。論文的主要研究工作與創(chuàng)新性成果有:
　

2、　1.利用ANSYS對(duì)激光燒結(jié)生物陶瓷溫度場(chǎng)進(jìn)行了建模與仿真，得到了成型過(guò)程中三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)及其隨燒結(jié)時(shí)間的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)溫度的梯度分布是燒結(jié)斷面呈現(xiàn)顆粒松散、相互融合和完全致密的本質(zhì)原因。
　　2.制備了HAP晶須增強(qiáng)的陶瓷支架，發(fā)現(xiàn)HAP晶須能很好的鑲嵌于陶瓷基體中，其增強(qiáng)機(jī)理在于裂紋偏轉(zhuǎn)、晶須橋聯(lián)和晶須拔出。當(dāng)晶須含量為20wt.％時(shí)有最優(yōu)的增強(qiáng)效果，比未添加晶須支架的壓縮強(qiáng)度和斷裂韌性分別提高了50％和20％。
　　

3、3.SiO2和MgO提高了陶瓷支架的生物活性，降低了支架的降解速率，促進(jìn)了細(xì)胞在支架上的粘附與增殖。同時(shí)，SiO2和MgO還能增強(qiáng)支架的壓縮強(qiáng)度，含有5wt.％SiO2和1wt.％MgO兩種氧化物的支架從3.12±0.36MPa提高到10.43±0.28MPa。
　　4.獲得了一種降解速率可控的陶瓷支架，其調(diào)控原理是控制支架中TCP和HAP的比例。研究還發(fā)現(xiàn)TCP/HAP雙相陶瓷支架的力學(xué)性能和細(xì)胞粘附能力都要優(yōu)于純TCP和純HA