β-偏磷酸鈣晶須-左旋聚乳酸骨折內(nèi)固定材料的制備與性能研究.pdf

1、左旋聚乳酸(Poly-L-lactide，簡稱PLLA)具有良好的生物活性和生物相容性，其降解產(chǎn)物能參與人體的新陳代謝，無細胞毒性，是一種很有應用前景的醫(yī)用可降解吸收高分子材料。但PLLA的力學強度衰減較快，在骨愈合期內(nèi)不足以實現(xiàn)對骨的內(nèi)固定；同時，聚乳酸的降解比較緩慢，達到完全降解至少需要2-3年。偏磷酸鈣(Calcium Metaphosphate，簡稱CMP)材料具有良好的生物相容性和高力學強度，動物植入及組織培養(yǎng)研究亦未發(fā)現(xiàn)毒性

2、反應，但其高脆性限制了它在組織工程領域的應用。本研究采用β型偏磷酸鈣晶須(β-CMPw)增強PLLA，制備力學性能和降解性能適宜的骨折內(nèi)固定材料。 采用玻璃結(jié)晶化方法制備β-CMPw。該法可獲得直徑為0.2-2μm，長徑比達到20-50的晶須材料。實驗得出了合成形貌完好的β-CMPw的適宜條件：原料中鈣磷比為0.85；采用ZrO<,2>晶核促進劑能使大量晶體快速形成；以0.2mol/L的NaOH溶液作洗濾介質(zhì)以分離晶須和非晶相；

3、控制玻璃結(jié)晶化熱處理時間和洗濾時間分別為36h和48h。經(jīng)X-射線衍射分析(XRD)證實玻璃體的主要組成為β型偏磷酸鈣。玻璃結(jié)晶化熱處理溫度由玻璃體的差熱分析結(jié)果確定。同時，試驗采用5wt％卵磷脂改性β-CMPw，表面接觸角測試結(jié)果表明經(jīng)卵磷脂改性后材料表面的疏水性得以改善。 當采用溶劑澆鑄.模壓成型(Solvent Casting-Model Compressiving，簡稱SC-MC)工藝制備β-CMPw/PLLA復合材料時

4、，使用平均粒徑為50μm-76μm的粉體，控制β-CMPw含量為50wt％時，得到了抗壓強度為80MPa，抗彎強度為40MPa，斷裂強度為170MPa的β-CMPw/PLLA復合材料；經(jīng)5wt％卵磷脂改性的β-CMPw與PLLA復合后材料的抗壓強度比未改性材料提高了約25％，斷面掃描電鏡照片顯示改性后的β-CMPw在PLLA中分布均勻。為了避免引入有機溶劑和進一步提高強度，實驗研究了粉末混合-模壓成型(Powder Mixing-Mod

5、el Compressiving，簡稱：PM-MC) 工藝所制備材料的形貌和力學強度。結(jié)果表明：采用兩步溫度成型方法得到的25wt％β-CMP-75wt％PLLA樣品的抗壓強度為112.4MPa，比對應的一步溫度成型的樣品高出約10個百分點；采取兩步模壓成型的25wt％βCMPw-75wt％PLLA材料的抗彎強度和彎曲模量分別為126.33MPa和4.3GPa，SEM觀察發(fā)現(xiàn)材料中僅有少量氣泡。透射電鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)照片

6、顯示β-CMPw經(jīng)人體模擬體液浸泡18天后表面有點狀刻蝕斑形成，降解28天后晶須形狀變得不規(guī)則，表面粗糙；降解4周時的紅外光譜圖表明β-CMPw表面生成了羥基磷灰石。β-CMPw/PLLA經(jīng)人體模擬體液浸泡后，強度在前8周內(nèi)幾乎沒有衰減。45wt％β-CMPw-55wt％PLLA樣品降解12周時抗壓強度降至初始值的88％，而降解20周時25wt％β-CMPw-75wt％PLLA的抗壓強度仍保持在100MPa以上。隨降解時間增加，PLLA

7、逐漸脫落，在材料中形成孔洞；凝膠滲透色譜(GPC)測試結(jié)果表明β-CMPw/PLLA降解20周后PLLA的數(shù)均分子量降至20萬左右，重均分子量下降了約32％；XRD圖譜顯示降解20周時β-CMPw/PLLA材料的表面成分主要為偏磷酸鈣和羥基磷灰石。 MTT比色結(jié)果顯示：β-CMPw材料組的OD值都比對照組的OD值高，并且隨MTT試驗時間延長，成骨細胞的吸收值逐漸增加，最大增長率約為90％；β-CMPw/PLLA的SEM照片顯示培