增強型磷酸鈣骨水泥的制備研究.pdf

1、磷酸鈣骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)因其良好的生物相容性和能任意塑性的特性成為了新一代人體硬組織修復(fù)材料。但就目前CPC研究水平和開發(fā)出來的材料性能而言，其機械強度不是很高，還不能作為負(fù)重部位的骨修復(fù)材料。此性能指標(biāo)限制了CPC臨床上的應(yīng)用。為了拓展CPC的應(yīng)用領(lǐng)域，使其能在負(fù)重部位發(fā)揮作用，須對CPC材料進行增強研究。
　　 本論文分別通過在CPC液相體系中添加生物高分子和在固相粉末中添加納

2、米羥基磷灰石晶須對CPC力學(xué)性能進行改善，得到了較好的實驗結(jié)果。同時，通過研究骨水泥水化過程中相組成和微觀結(jié)構(gòu)的變化，探討不同摻入量對抗壓強度和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及組成的影響。
　　 主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 1)不溶于水的殼聚糖的改性研究：用殼聚糖和亞磷酸，甲醛作為原料反應(yīng)能制備得到了溶解性能良好的N-亞甲基磷酸化殼聚糖(N-methylene phosphonicchitosan，NMPC)，并探討了殼聚糖改性N-亞甲

3、基磷酸化殼聚糖的反應(yīng)過程的機理。
　　 2)N-亞甲基磷酸化殼聚糖復(fù)合增強CPC的研究。制備得到較強抗壓強度的復(fù)合CPC材料，且得到的羥基磷灰石(hyroxyapatite，HA)為弱結(jié)晶，類似于人體骨中HA的形態(tài)。同時得到以下結(jié)論：隨著NMPC含量的增加，復(fù)合材料的抗壓強度先增大后減小，強度存在一個極值。并對NMPC作用于水化過程的反應(yīng)機理進行了探討得到：較低NMPC含量時，其吸附Ca2+的能力可促使CPC中磷酸四鈣(TTCP

4、)和磷酸氫鈣(DCPA)中鈣離子離解到調(diào)和液的殼聚糖分子上，最終可使得新生成的HA晶粒以相互聯(lián)結(jié)的方式沉積在殼聚糖磷酸基的位置上，從而提高了水化產(chǎn)物的抗壓強度；較高NMPC含量時，沉積在NMPC分子上的晶粒逐漸形成了HA聚集體。隨著這些晶粒聚集體的越來越大，聚集體之間的孔隙也增大，從原來晶粒之間的小孔逐漸變成大孔，從而導(dǎo)致抗壓強度的下降。
　　 3)超聲輔助法在模擬體液中制備納米羥基磷灰石晶須的研究。制備得到類骨型納米羥基磷灰石

5、晶須，體系初始pH值對產(chǎn)物的組成及形態(tài)起最主要的影響作用。隨著體系初始pH值的提高，反應(yīng)產(chǎn)物中HA的含量也相應(yīng)增加。當(dāng)pH值高于7.5時，不管超聲時間的長端，所得產(chǎn)物均為單一的HA相；當(dāng)pH值介于7.3和7.5之間時，超聲較短時間所得產(chǎn)物主要相為HA，同時還含有未水解成HA的CHPO4；當(dāng)pH值介于7.15和7.3之間時，產(chǎn)物中CaHPO4有較大的相對含量。過高的pH值(達(dá)到7.6)，超聲反應(yīng)較長時間時，體系開始抑制晶體c軸方向上的生長

6、，能得到較短粗的納米晶須。
　　 4)水熱條件下納米羥基磷灰石晶須的制備研究。對于螯合分解法，反應(yīng)溫度是影響反應(yīng)產(chǎn)物組成的最主要因素：當(dāng)反應(yīng)溫度在150℃時，反應(yīng)產(chǎn)物為單一相CaHPO4；當(dāng)反應(yīng)溫度為180℃時，產(chǎn)物中主要為CHPO4，還含有少量的HA；當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到200℃時，產(chǎn)物主要為HA，還含有少量的CaHPO4；對于水解法，體系初始pH值是影響反應(yīng)產(chǎn)物組成最主要因素：隨著反應(yīng)初始pH值的升高，產(chǎn)物HA相增加。當(dāng)pH=7.

7、5時，產(chǎn)物主要為CaHPO4；當(dāng)pH=7，6時，產(chǎn)物中既含有CaHPO4，又含有HA；當(dāng)pH=7.7時，產(chǎn)物主要相為HA。同時保溫時間對產(chǎn)物的形態(tài)有一定的影響：隨著保溫時間的延長，產(chǎn)物c軸方向的擇優(yōu)取向更加明顯；另外，反應(yīng)溫度對產(chǎn)物的組成和形態(tài)影響不大。
　　 5)納米羥基磷灰石原位增強CPC的研究。納米HA晶須的添加明顯改善了CPC的抗壓強度，表明晶須摻雜是比較有效的增強TTCP-DCPA體系磷酸鈣骨水泥的方法；各體系納米HA