靜電場(chǎng)下冷凍干燥法制備多孔HA支架的工藝與性能研究.pdf

1、骨組織工程學(xué)是一種新的治療骨缺損的方法,多孔羥基磷灰石(hydroxyapatite, HA)具有良好的生物相容性,得到了人們的廣泛關(guān)注。本文提出在靜電場(chǎng)下采用冷凍干燥技術(shù)制備多孔羥基磷灰石(HA)支架的新思路,該方法通過靜電場(chǎng)和溫度場(chǎng)兩種因素引導(dǎo)漿料中H2O結(jié)晶,從而制備具有不同孔結(jié)構(gòu)的多孔支架。
　　實(shí)驗(yàn)以HA粉體為原料,羧甲基纖維素(CMC)為粘接劑,通過低溫冷凍,低壓干燥,排膠、燒結(jié)等工藝制備出孔結(jié)構(gòu)呈層狀排列的多孔支架。

2、研究了工藝參數(shù)以及施加靜電場(chǎng)對(duì)支架孔結(jié)構(gòu)的影響；優(yōu)化了干燥時(shí)間；測(cè)定了不同孔結(jié)構(gòu)HA支架的抗壓強(qiáng)度；進(jìn)行了細(xì)胞吸收率的測(cè)定。
　　結(jié)果表明：制備的支架樣品孔分布較為均勻,以開孔為主,孔徑尺寸大約在100～800μm之間,孔壁上含有1～30μm左右的微孔,孔的連通性較好,層狀孔壁上有類似于樹枝狀的分叉存在；通過改變HA漿料的初始固含量,支架的孔隙率控制在45～85％之間；當(dāng)冷凍溫度為-20℃、-50℃和-80℃時(shí),支架的孔徑尺寸分別

3、約為570μm～630μm、440μm～380μm和330μm～290μm,平均孔徑尺寸隨著冷凍溫度的降低而減小；相同冷凍條件下,初始固含量較高的漿料制備的支架孔徑較為細(xì)小,固含量小于5%或大于60%均不能形成連通的片層狀多孔結(jié)構(gòu)；當(dāng)電場(chǎng)方向與溫度梯度(1.3℃/cm)方向一致時(shí),能夠制備出孔道沿縱向定向性很好的多孔支架；當(dāng)電場(chǎng)方向與溫度梯度(2℃/cm)方向垂直時(shí),隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加,孔道偏轉(zhuǎn)角度最大可達(dá)74°；靜電場(chǎng)引入會(huì)使支架層狀

4、孔壁上的分叉減少。干燥時(shí)間優(yōu)化表明：干燥室溫度5℃,壓強(qiáng)40Pa為最佳干燥條件；在-30℃冷凍的樣品干燥時(shí)間(T/℃)與初始固含量(X/%)的關(guān)系符合如下關(guān)系式：T=91.9-1.54X?？箟簭?qiáng)度實(shí)驗(yàn)表明：支架抗壓強(qiáng)度(σ)和孔隙率(P)之間符合如下方程：σ=σfe-cp；孔隙率為45%左右,孔徑尺寸在100μm左右的支架抗壓強(qiáng)度最高大約達(dá)6.7MPa,表明支架的強(qiáng)度較好。體外模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)層間距為250μm左右、孔隙率為65%時(shí)