磷酸鈣骨水泥畢業(yè)論文

1、<p>　　江 西 理 工 大 學</p><p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文 任 務 書</p><p>　　材料科學與工程學院 無機非金屬材料工程 2008級（2012屆）1班 01 吳國成</p><p>　　題 目：化學法稀土釔改性磷酸鈣骨水泥的制備</p><p><b>　　專題題目：</b>&l

2、t;/p><p><b>　　原始依據(jù)：</b></p><p>　　磷酸鈣骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)，又稱為羥基磷灰石骨水泥（hydroxy apatite cement, HAC），是由Brown和Chow首先研制出來的一種自固型非陶瓷羥基磷灰石類人工骨材料。磷酸鈣骨水泥(CPC)由兩種或以上磷酸鈣粉體加入固化液而成，磷酸鈣骨水

3、泥在人體環(huán)境下水化硬化，轉化為相似與人體硬組織的羥基磷灰石。因其具有良好的生物相容性和骨傳導性、生物安全性、能任意塑形、在固化過程中的等溫性，CPC作為一種新型的骨組織修復和替代材料，受到了國內外眾多學者的廣泛關注，已成為臨床組織修復領域研究和應用的熱點之一。</p><p>　　高家誠等在摻雜了氧化釔和未摻雜氧化釔原位合成羥基磷灰石的過程中發(fā)現(xiàn)，氧化釔的加入對羥基磷灰石的生成有促進作用，而且降低了其生成的溫度。

4、白石等用機械化學水熱法合成的釔/羥基磷灰石復合針狀納米微晶在形態(tài)、晶體結構等方面與生物骨、牙組織磷灰石相似，釔的加入提高了HA的生物活性，并且使其具有一定的抑菌作用。</p><p>　　釔在生物陶瓷方面也有一定的作用：①在鈦合金表面除預置CaHPO4·2H2O、CaCO3粉末外,還加入稀土氧化物Y2O3，經激光處理后,實現(xiàn)了合成與涂覆同步制備含HA活性生物陶瓷涂層的復合材料。研究表明,Y2O3的加入對

5、HA的合成及其結構穩(wěn)定性,生物陶瓷涂層組織細化以及力學性能均有促進和改善。②通過在鈦合金表面上預涂敷一定比例的CaHPO4·2H2O-CaCO3混合粉末及相應的過渡層并進行激光熔覆處理,獲得了以TC4為基的含羥基磷灰石(HA)的生物陶瓷涂層復合材料。同時研究了稀土元素的加入對于生物陶瓷涂層組織的影響。研究表明, Y2O3不僅對涂層組織有細化作用,而且對激光合成HA有催化作用并能使HA相結構保持穩(wěn)定。③在鐵合金表面上預涂復CaH

6、PO4·2H2O-CaCO3-Y2O3混合粉末，隨后進行激光熔覆處理，獲得了以TC4為基材的含HA的生物陶瓷涂層復合材料.研究稀土元素對涂層性能的影響.結果表明，Y2O3能明顯改善涂層材料的綜合力學性能、耐蝕性能和生物性能。本文是用釔離子對磷酸鈣骨水泥進行改性研究。</p><p><b>　　主要內容和要求：</b></p><p><b>　　

7、研究內容：</b></p><p>　　本課題的研究目標主要有以下幾個方面。一是利用為原料不變，在其中加入氧化釔和沒加入氧化釔在燒結溫度和時間都相同的情況下合成無定型磷酸四鈣，無定型磷酸四鈣與磷酸氫鈣混合水化得到磷酸鈣骨水泥，討論摻雜氧化釔和未摻雜氧化釔對生成羥基磷灰石的影響。二是改變氧化釔的含量，做出四組對照試驗。三是采用 XRD、SEM、EDS 等技術對水化后的試樣進行表征，根據(jù)大量的試驗數(shù)據(jù)來分

8、析計算摻雜氧化釔對水化合成磷酸鈣骨水泥性能的影響。本文所完成的主要研究內容有以下幾個方面：</p><p>　?、?分析并理解磷酸鈣生物陶瓷目前摻雜改性的主要理論依據(jù)和研究成果。</p><p>　?、?設計一套完整實驗方案，以討論氧化釔加入的方法及整個實驗過程。選擇實驗方法以及實驗儀器，選擇確定反應后物相和分析元素擴散情況的測試設備。</p><p>　?、?實驗

9、方案確定后，進行一些試探性實驗，以確定選擇氧化釔加入的方式、燒結實驗所選用的爐子類型、粉末混合方式和壓制方法、氧化釔的選用量以及燒結溫度和保溫時間。通過試探性實驗后，采用不銹鋼模具進行水化壓制成型，合成CPC的前驅體采用與磷酸四鈣CaHPO4·2H2O，Y2O3的摻雜量分別為 0%、0.5%、1%、1.5%、2%，燒結溫度為460℃，保溫時間分別取為120分鐘，選用管式爐進行燒結。</p><p>　　

10、④ 采用 X 射線衍射分析(XRD)進行物相檢測。</p><p>　?、?試樣的橫截面形貌和元素的擴散情況采用掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)進行表征。</p><p>　?、?結合物相分析、橫截面形貌以及能譜分析結果，確定摻雜氧化釔的最佳含量，由此分析摻雜氧化釔對水化合成磷酸鈣骨水泥性能的影響。</p><p><b>　　具體要求：</b&

11、gt;</p><p>　　第一階段準備階段，仔細閱讀畢業(yè)設計任務書，明確論文要求和任務;</p><p>　　第二階段進行相關文獻和書籍的調查;</p><p>　　第三階段確定實驗方案（實驗藥品的用量和儀器的選擇）;</p><p>　　第四階段進行實驗（包括實驗步驟、試驗方法）;</p><p>　　第五階段進行

12、實驗樣品的檢測（測試CPC的凝固時間、壓縮強度、溶解率、PH值、X射線衍射分析和原子能譜分析、掃描電鏡進行材料表面的形貌分析）;l</p><p>　　第六階段整理畢業(yè)論文資料，進行論文的編寫。</p><p><b>　　日程安排：</b></p><p>　　1、2012年2月16日 確定論文題目</p><p>　

13、　2、2012年2月17日-2012年3月1日 查閱文獻資料，翻譯一篇英語論文，確定實驗方法，編寫開題報告。</p><p>　　3、2012年3月1日-2012年4月20日 實驗準備工作:準備實驗所需的器皿、試劑、設備。用磷酸四鈣、氧化釔、二水磷酸氫鈣制備磷酸鈣骨水泥。確定最佳工藝參數(shù)，對合成條件進行優(yōu)化。</p><p>　　4、2012年4月20日-2012年5月10日 完成緒論&

14、lt;/p><p>　　5、2012年5月10日-2012年5月20日 編寫畢業(yè)論文與修改</p><p>　　6、2012年5月20日-2012年5月28日 提交論文與論文評閱</p><p>　　7、2012年5月28日-2012年6月3日 學院論文答辯</p><p><b>　　參考文獻</b></p&

15、gt;<p>　　Brown W E, Chow L C.A new calcium phosphate, water-setting cement. In : Brow PW, ed. Cement research progress. Westerville, Ohio: American Ceramic Society. 1986:325-379.</p><p>　　李 兵.稀土元素發(fā)現(xiàn)史.

16、 金屬世界，2006,(1):48-49.</p><p>　　肖 燕.談稀有金屬及應用. 金屬世界，2006,(2):45-48.</p><p>　　紀云晶，崔明珍.稀土農用毒性評價及抑癌作用機理的研究.衛(wèi)生毒理學雜志，1997, 11(4):238-242.</p><p>　　王宗惠，龐新民，蘇英.稀土對小鼠腹腔巨噬細胞特異吞噬功能的作用影響.衛(wèi)生毒理學雜志

17、，1994,8(3):220-221.</p><p>　　Gou D, Xu K. Zhao X. et a1. Development of a strontium-containing hydroxyapatite bone cement. Biomaterials 2005, 26(19):4073-4083.</p><p>　　張玉珍，諸愛珍.稀土在陶瓷材料中的應用. 江蘇陶瓷

18、. 2005,4,38 (2):2729.</p><p>　　Owada H, Yamashita K, Umegaki T, et al. Humidity-sensitivity of yttrium substituted apatite ceramics . Solid State Ionics.1989, 35(3-4):401-404.</p><p>　　栗建林，張麗幗，劉

19、建中等.輕稀土對小鼠肺腺癌的抑制作用.中國稀土學報，1998,16(2):183-186. </p><p>　　張亞平,高家誠，譚繼福等.激光熔覆生物陶瓷復合涂層.材料研究學報，1994,8(1):93-96.</p><p>　　邱靜，張杰魁，張敏等.氧化釔-羥基磷灰石骨修復材料的研究.生物醫(yī)學工程學雜志，1998,15(1):26-27.</p><p>　　

20、張亞平，高家誠, 文靜等. 鈦基激光涂覆生物陶瓷涂層的生物相容性 . 中國生物醫(yī)學工程學報, 2002, 21(3) : 242,245.</p><p>　　曲海波, 程逵, 沈鴿等. 氟磷灰石材料及其在生物醫(yī)學方面的應用. 硅酸鹽通報, 2000, 19(5):52-56.</p><p>　　張艷，王勇，高家誠，王良芬.Y2O3對火法合成 HA 影響的擴散偶研究.材料導報.2007,

21、21(2):202-204.</p><p>　　高家誠，王勇. 原位合成 HA 過程中 Y2O3的作用機理. 中國有色金屬學報. 2003, 6, 13(3):675-679.</p><p><b>　　指導教師（簽字）：</b></p><p>　　年 月 日</p><p>　　江 西 理 工 大

22、 學</p><p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告</p><p>　　材料科學與工程學院 無機非金屬材料工程 2008級(2012屆) 1班 01 吳國成</p><p>　　題 目：化學法稀土釔改性磷酸鈣骨水泥的制備</p><p><b>　　專題題目：</b></p><p&g

23、t;　　本課題來源及研究現(xiàn)狀：</p><p><b>　　課題來源：</b></p><p>　　本課題來自指導教師的科研課題。</p><p><b>　　研究現(xiàn)狀：</b></p><p>　　稀土摻雜羥基磷灰石，對羥基磷灰石的合成有促進作用，并且使其具有更穩(wěn)定的性質。人體硬組織的無機成分除磷

24、灰石外還有許多陰、陽離子，并且發(fā)現(xiàn)在生物磷酸鹽化石中，稀土元素含量比較高。Y3+的原子半徑與Ca2+相當，可以替代羥基磷灰石中的Ca2+。Owada等發(fā)現(xiàn)在燒結的YHA表面單位面積內，羥基的數(shù)量隨著Y的增加而增加，甚至達到了10%(摩爾分數(shù))。這個研究小組還發(fā)現(xiàn)，相比HA，YHA具有更良好的導電性。由于釔摻雜的羥基磷灰石具有親水性，所以已經被制成濕敏元件。因為親水性和導電性這兩個性質對骨的再生起著至關重要的作用，所以可以認為Y-HA在骨

25、移植方面具有一定的潛力。Thomas等用濕法合成了摻雜2%(摩爾分數(shù))Cd、Zn、Mg、及Y離子的羥基磷灰石，在蛋白吸附、細胞吸附和細胞培養(yǎng)試驗后發(fā)現(xiàn)，在酶解物試驗中，相比于HA和摻雜Cd、Zn、Mg離子的羥基磷灰石，YHA對變性骨膠原具有最好的吸附性。并且，YHA對于Ca2+的吸收也較其余幾者強，隨著Y離子含量的增加，Ca2+的吸附濃度也變大，表明Ca2+和Y3+之間有較好的相容性，這可能是由于Y3+相對于其它離子(二價離子Cd2+、

26、Zn2+、Mg2+)</p><p>　　釔在生物陶瓷方面也有一定的作用：①在鈦合金表面除預置CaHPO4·2H2O、CaCO3粉末外,還加入稀土氧化物Y2O3,經激光處理后,實現(xiàn)了合成與涂覆同步制備含HA活性生物陶瓷涂層的復合材料。研究表明,Y2O3的加入對HA的合成及其結構穩(wěn)定性,生物陶瓷涂層組織細化以及力學性能均有促進和改善。②通過在鈦合金表面上預涂敷一定比例的CaHPO4·2H2O-C

27、aCO3混合粉末及相應的過渡層并進行激光熔覆處理,獲得了以TC4為基的含羥基磷灰石(HA)的生物陶瓷涂層復合材料。同時研究了稀土元素的加入對于生物陶瓷涂層組織的影響。研究表明, Y2O3不僅對涂層組織有細化作用,而且對激光合成HA有催化作用并能使HA相結構保持穩(wěn)定。③在鐵合金表面上預涂復CaHPO4·2H2O-CaCO3-Y2O3混合粉末，隨后進行激光熔覆處理，獲得了以TC4為基材的含HA的生物陶瓷涂層復合材料.研究稀土元素對

28、涂層性能的影響.結果表明，Y2O3能明顯改善涂層材料的綜合力學性能、耐蝕性能和生物性能。</p><p>　　課題研究目標、內容、方法和手段：</p><p><b>　　研究目標：</b></p><p>　　通過摻入不同量的釔，制備CPC粉末。在不影響CPC水化的情況下，考察對骨水泥其它性能（包括凝結時間、可注射性、孔隙率、物相、表面形貌結

29、構等）有什么影響。</p><p><b>　　研究內容：</b></p><p>　　本課題的研究目標主要有以下幾個方面。一是利用為原料不變，在其中加入氧化釔和沒加入氧化釔在燒結溫度和時間都相同的情況下合成無定型磷酸四鈣，無定型磷酸四鈣與磷酸氫鈣混合水化得到磷酸鈣骨水泥，討論摻雜氧化釔和未摻雜氧化釔對生成羥基磷灰石的影響。二是改變氧化釔的含量，做出四組對照試驗。三是

30、采用 XRD、SEM、EDS 等技術對水化后的試樣進行表征，根據(jù)大量的試驗數(shù)據(jù)來分析計算摻雜氧化釔對水化合成磷酸鈣骨水泥性能的影響。本文所完成的主要研究內容有以下幾個方面：</p><p>　?、?分析并理解磷酸鈣生物陶瓷目前摻雜改性的主要理論依據(jù)和研究成果。</p><p>　?、?設計一套完整實驗方案，以討論氧化釔加入的方法及整個實驗過程。選擇實驗方法以及實驗儀器，選擇確定反應后物相和

31、分析元素擴散情況的測試設備。</p><p>　?、?實驗方案確定后，進行一些試探性實驗，以確定選擇氧化釔加入的方式、燒結實驗所選用的爐子類型、粉末混合方式和壓制方法、氧化釔的選用量以及燒結溫度和保溫時間。通過試探性實驗后，采用不銹鋼模具進行水化壓制成型，合成CPC的前驅體采用與磷酸四鈣CaHPO4·2H2O，Y2O3的摻雜量分別為 0%、0.5%、1%、1.5%、2%，燒結溫度為460℃，保溫時間分別

32、取為120分鐘，選用管式爐進行燒結。</p><p>　?、?采用 X 射線衍射分析(XRD)進行物相檢測。</p><p>　?、?試樣的橫截面形貌和元素的擴散情況采用掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)進行表征。</p><p>　?、?結合物相分析、橫截面形貌以及能譜分析結果，確定摻雜氧化釔的最佳含量，由此分析摻雜氧化釔對水化合成磷酸鈣骨水泥性能的影響。<

33、;/p><p><b>　　研究方法：</b></p><p>　　文獻調查、實驗觀察、儀器檢測等。</p><p><b>　　研究手段：</b></p><p>　　通過測試CPC的凝固時間、可注射性、孔隙率、X射線衍射分析和原子能譜分析、掃描電鏡進行材料表面的形貌分析和實驗結果分析來得出通過摻入不

34、同量的釔，制備CPC粉末。在不影響CPC水化而又能制備出羥基磷灰石的情況下，對骨水泥其它性能（包括凝結時間、可注射性、孔隙率、物相、表面形貌結構等）有什么影響。</p><p>　　論文提綱及進度安排：</p><p>　　1、2012年2月16日 確定論文題目</p><p>　　2、2012年2月17日-2012年3月1日查閱文獻資料，翻譯一篇英語論文，確定實驗

35、方法，編寫開題報告。</p><p>　　3、2012年3月1日-2012年4月20日實驗準備工作:準備實驗所需的器皿、試劑、設備。用磷酸四鈣、氧化釔、二水磷酸氫鈣制備磷酸鈣骨水泥。確定最佳工藝參數(shù)，對合成條件進行優(yōu)化。</p><p>　　4、2012年4月20日-2012年5月10日 完成緒論</p><p>　　5、2012年5月10日-2012年5月20日

36、 編寫畢業(yè)論文與修改</p><p>　　6、2012年5月20日-2012年5月28日 提交論文與論文評閱</p><p>　　7、2012年5月28日-2012年6月3日 學院論文答辯</p><p>　　主要參考文獻和書目：</p><p>　　Brown W E, Chow L C.A new calcium phosphate,

37、 water-setting cement. In : Brow PW, ed. Cement research progress. Westerville, Ohio: American Ceramic Society. 1986:325-379.</p><p>　　李 兵.稀土元素發(fā)現(xiàn)史. 金屬世界，2006, (1):48-49.</p><p>　　肖 燕.談稀有金屬及應用. 金

38、屬世界，2006, (2):45-48.</p><p>　　紀云晶，崔明珍.稀土農用毒性評價及抑癌作用機理的研究.衛(wèi)生毒理學雜志，1997, 11(4):238-242. </p><p>　　王宗惠，龐新民，蘇英.稀土對小鼠腹腔巨噬細胞特異吞噬功能的作用影響.衛(wèi)生毒理學雜志，1994, 8(3):220-221.</p><p>　　Gou D, Xu K. Z

39、hao X.et a1. Development of a strontium-containing hydroxyapatite bone cement. Biomaterials 2005, 26(19):4073-4083.</p><p>　　張玉珍，諸愛珍.稀土在陶瓷材料中的應用. 江蘇陶瓷. 2005,4,38 (2):2729.</p><p>　　Owada H, Yama

40、shita K, Umegaki T, et al. Humidity-sensitivity of yttrium substituted apatite ceramics . Solid State Ionics.1989, 35(3-4):401-404.</p><p>　　栗建林，張麗幗，劉建中等.輕稀土對小鼠肺腺癌的抑制作用.中國稀土學報，1998, 16 (2):183-186. </p>

41、;<p>　　張亞平,高家誠，譚繼福等.激光熔覆生物陶瓷復合涂層.材料研究學報，1994,8(1):93-96.</p><p>　　邱靜，張杰魁，張敏等.氧化釔-羥基磷灰石骨修復材料的研究.生物醫(yī)學工程學雜志，1998,15(1):26-27.</p><p>　　張亞平, 高家誠, 文靜等. 鈦基激光涂覆生物陶瓷涂層的生物相容性 . 中國生物醫(yī)學工程學報, 2002, 2

42、1(3) : 242,245.</p><p>　　曲海波, 程 逵, 沈 鴿等. 氟磷灰石材料及其在生物醫(yī)學方面的應用. 硅酸鹽通報, 2000, 19(5):52-56.</p><p>　　張艷，王勇，高家誠，王良芬.Y2O3對火法合成 HA 影響的擴散偶研究.材料導報.2007,21(2):202-204.</p><p>　　高家誠，王勇. 原位合成 HA

43、 過程中 Y2O3的作用機理. 中國有色金屬學報. 2003, 6, 13(3):675-679.</p><p><b>　　指導教師審核意見：</b></p><p>　　指導教師(簽字）： 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

44、;　　磷酸鈣骨水泥是一種新型的自固化的非陶瓷羥基磷灰石人造骨材料，其具有良好的生物相容性、自固化能力、易于塑形、與成骨活性相協(xié)調的溶解性能可作為藥物、生物活性因子緩釋載體等優(yōu)越的性能。稀土摻雜羥基磷灰石，對羥基磷灰石的合成有促進作用，并且使其具有更穩(wěn)定的性質。釔的加入有助于羥基磷灰石生物活性的提高。本文利用釔摻入改善羥基磷灰石生物活性作為探討。</p><p>　　本研究采用氧化釔對磷酸鈣骨水泥進行改性研究，考察

45、磷酸鈣骨水泥凝結時間、可注射性和孔隙率等基本性能。采用X射線衍射分析骨水泥粉末在水化過程中的變化及其最終產物。采用電鏡觀察產物的微結構和表面形貌。結果表明：釔加入沒有影響磷酸鈣骨水泥的水化，并且隨著釔含量的增加磷酸鈣骨水泥的固化體凝結時間逐漸增大，其中氧化釔含量在5%時凝結時間最短；骨水泥漿體的可注射性變大，其中氧化釔含量在1.5%是可注射性最大（殼聚糖溶液）。磷酸鈣骨水泥水化最終產物為片狀或棒狀的羥基磷灰石，其結構呈緊密聯(lián)系，但表面有

46、較多的孔隙，隨著釔含量的增加孔隙率又增加的趨勢。</p><p>　　關鍵詞：磷酸鈣骨水泥；氧化釔 改性；水化反應；凝結時間；可注射性</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　As a new type self-setting non-ceramic hydroxypatite artificial bone

47、 material, calcium phosphate cement has plenty excellent property, among which are, fine biocompatibility, property of self-setting and shaping, degenerating activity in corresponding with ossification, being able to be

48、used for release-carrier of drug and bioactive factor, and so on. Rare earth doped hydroxyapatite, a role in promoting the synthesis of hydroxyapatite, and it has a more stable nature. Of yttrium contribute to th</p&g

49、t;<p>　　In this study, calcium phosphate bone cement is modified by yttrium oxide. Research the basic performance of calcium phosphate cement, such as setting time, injectable performance and porosity. Analysis ch

50、anges in the hydration process and its final product of bone cement powder by X-ray diffraction. Observed the micro-structure and surface morphology of product by Electron microscope. The results show that: The yttrium j

51、oin no effect on the hydration of calcium phosphate bone cement,and with th</p><p>　　Key words: calcium phosphate cement; yttrium oxide; hydration reaction; setting time; injectable</p><p><b

52、>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1稀土釔的綜述1</p><p>　　1.1.1稀土對生物的作用1</p><p>　　1.2磷酸鈣骨水泥的綜述2</p><p>　　1.2.1CPC的分類3</p><p>

53、　　1.2.2組成和固化反應3</p><p>　　1.2.3磷酸鹽骨水泥的生物學特性4</p><p>　　1.2.4鈣磷物質量的比對硅酸鈣水泥性能的影響5</p><p>　　1.3稀土釔和磷酸鈣骨水泥的國內外發(fā)展現(xiàn)況6</p><p>　　1.3.1稀土釔生物學發(fā)展現(xiàn)狀6</p><p>　　1.3.2

54、磷酸鈣骨水泥國內外發(fā)展現(xiàn)狀8</p><p>　　1.4研究目的和任務及研究內容11</p><p>　　1.4.1研究目的和任務11</p><p>　　1.4.2研究內容12</p><p>　　第二章 實驗部分13</p><p>　　2.1 實驗藥品13</p><p>　

55、　2.2 實驗儀器13</p><p>　　2.3 實驗方法13</p><p>　　2.4 實驗過程（實驗步驟）14</p><p>　　2.5工藝流程圖14</p><p>　　2.5.1 磷酸四鈣的制備14</p><p>　　2.5.2 無水磷酸氫鈣的制備15</p><p>

56、;　　2.5.3 CPC粉末的制備15</p><p>　　2.5.4 CPC固化體制備15</p><p>　　2.6 實驗檢測方法16</p><p>　　2.6.1 凝結時間測定16</p><p>　　2.6.2可注射性的測試16</p><p>　　2.6.3 X射線衍射分析和原子能譜分析16&l

57、t;/p><p>　　2.6.4掃描電鏡進行材料表面的形貌分析16</p><p>　　2.7 CPC固化體的制備16</p><p>　　第三章 結果與討論17</p><p>　　3.1凝結時間分析17</p><p>　　3.2可注射性分析18</p><p>　　3.3 X射線衍射

58、分析19</p><p>　　3.5掃描電鏡分析21</p><p>　　3.4原子能譜分析24</p><p><b>　　3.6孔隙率24</b></p><p>　　第四章 結論26</p><p><b>　　參考文獻27</b></p>

59、<p><b>　　外文資料29</b></p><p><b>　　中文翻譯40</b></p><p><b>　　致謝57</b></p><p><b>　　小論文58</b></p><p><b>　　第一章 緒論

60、</b></p><p><b>　　1.1稀土釔的綜述</b></p><p>　　釔為稀土元素，其化學性質非?；顫?，在空氣中易氧化失去金屬光澤，與其他元素化合主要呈二價或三價，所形成的化合物具有高熔點，熱穩(wěn)定性好，以及良好的發(fā)光輻射性能等特點。</p><p>　　自然界中，釔以與其他重稀土元素共生的形式存在。且在地殼中的豐度很

61、高。重稀土礦的名稱通常也以釔作為代表，如磷釔礦，褐釔鈮礦，搞釔離子型礦和中釔富銪離子型礦等。有資料報道，我國氧化釔工業(yè)儲量達22萬t，約占世界總儲量的43%，居世界首位。</p><p>　　釔在國民經濟的冶金，化工，航天，能源，電子等領域均發(fā)揮著重要的作用[1-2]。如由于釔具有獨特的核外電子排布，在合金中具有較大的固溶度，可凈化合金溶液，改善合金組織，提高合金室溫及高溫力學性能，增強合金耐腐蝕星恒等，故在開發(fā)

62、新型結構材料中發(fā)揮著獨特的作用。</p><p>　　1.1.1稀土對生物的作用</p><p>　　稀土元素是指化學元素周期表中原子序數(shù)為57到71的15種鑭系元素以及鑭系元素化學性質接近的鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素。包括鑭、鈰、鐠、釹、鉅、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥，以及性質與其相近的鈧和釔。稀土元素由于具有獨特的原子結構和化學性質，應用領域日益廣泛。自開發(fā)應用以來，

63、先后在冶金、石油化工、輕紡、玻璃陶瓷、永磁、液氫材料等許多方面得到了應用[3]。稀土還具有類似微量元素的性質，可以促進農作物的種子萌發(fā)，促進根系生長，促進植物的光合作用。稀土摻雜羥基磷灰石，對羥基磷灰石的合成有促進作用，并且使其具有更穩(wěn)定的性質。人體硬組織的無機成分除磷灰石外還有許多陰、陽離子[4]，并且發(fā)現(xiàn)在生物磷酸鹽化石中，稀土元素含量比較高。有學者認為用鑭離子替代羥基磷灰石中的鈣離子，能夠形成更加穩(wěn)定的磷灰石結構。張玉梅等[27]

64、基于濕法合成了加稀土元素鑭和不加鑭的羥基磷灰石，通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，加鑭羥基磷灰石在仿生體液中比較穩(wěn)定，鈣離子濃度變化小，更適于作為骨植入材料，且不易被吸收。相對于HA，含鑭羥基磷灰石表現(xiàn)出更好的細胞相容性。并且認為，含鑭羥基磷灰石材料符合生物體應用的基本要求，無細胞毒性</p><p>　　Y3+的原子半徑與Ca2+相當，可以替代羥基磷灰石中的Ca2+。Owad[4]等發(fā)現(xiàn)在燒結的YHA表面單位面積內，羥基的數(shù)量

65、隨著Y的增加而增加，甚至達到了10%(摩爾分數(shù))。這個研究小組還發(fā)現(xiàn)，相比HA，YHA具有更良好的導電性。由于釔摻雜的羥基磷灰石具有親水性，所以已經被制成濕敏元件[28]。因為親水性和導電性這兩個性質對骨的再生起著至關重要的作用，所以可以認為Y-HA在骨移植方面具有一定的潛力。Thomas等[29]用濕法合成了摻雜2%(摩爾分數(shù))Cd、Zn、Mg、及Y離子的羥基磷灰石，在蛋白吸附、細胞吸附和細胞培養(yǎng)試驗后發(fā)現(xiàn)，在酶解物試驗中，相比于HA

66、和摻雜Cd、Zn、Mg離子的羥基磷灰石，Y-HA對變性骨膠原具有最好的吸附性。并且，Y-HA對于Ca2+的吸收也較其余幾者強，隨著Y離子含量的增加，Ca2+的吸附濃度也變大，表明Ca2+和Y3+之間有較好的相容性，這可能是由于Y3+相對于其它離子(二價離子Cd2+、Zn2+、Mg2+)而言，具有不同的電荷數(shù)和結構。在骨粘附性方面，Y-HA比HA以及Cd、Zn、Mg離子摻雜羥基磷灰石的骨粘附性好。含釔離子濃度較大的的HA相比濃度較小者&l

67、t;/p><p>　　高家誠等[30]在摻雜了氧化釔和未摻雜氧化釔原位合成羥基磷灰石的過程中發(fā)現(xiàn)，氧化釔的加入對羥基磷灰石的生成有促進作用，而且降低了其生成的溫度。白石等[31]用機械化學水熱法合成的釔/羥基磷灰石復合針狀納米微晶在形態(tài)、晶體結構等方面與生物骨、牙組織磷灰石相似，釔的加入提高了HA的生物活性，并且使其具有一定的抑菌作用。</p><p>　　1.2磷酸鈣骨水泥的綜述</p

68、><p>　　磷酸鈣骨水泥(calcium phosphate cement, CPC)是20世紀90年代初研制成功的一種具有生物學活性的新型非陶瓷型羥基磷灰石類人工骨材料[5]。與傳統(tǒng)的陶瓷型羥基磷灰石(hydroxyapatite, HA)相比，具有制備簡便(不需要燒結)、任意塑形和緩慢降解等優(yōu)點。與普通骨水泥相比，生物相容性好,在固化結晶過程中不產熱,這些特點適應了臨床修復骨缺損的需要。因此，CPC問世后倍受關

69、注,成為國外近年來的一個研究熱點，相關研究報道迅速增多，并已經從基礎理論和動物實驗逐漸開始向臨床試用階段過渡。國內有關CPC的研究剛剛起步,目前文獻報道較少。</p><p>　　磷酸鈣骨水泥的特性：</p><p>　　作為骨修復生物材料，研究表明: CPC具有良好的生物相容性、自固化能力、易于塑形、與成骨活性相協(xié)調的降解活性等優(yōu)越的性能。</p><p><

70、;b>　　①自固化性</b></p><p>　　CPC在人體生理環(huán)境下可自行固化，這是由材料的理化性質決定的。CPC粉末與固化液調和后為糊狀，在幾分鐘到幾小時內產生凝結且與骨直接粘接，固化強度大小與組成有關，固化過程放熱量小。</p><p><b>　?、谛螤羁伤苄?lt;/b></p><p>　　CPC調和后呈糊狀，可按主觀

71、要求和骨缺損部位或牙根管形狀任意塑形，自固化后保持外形不變[6]。通過固化液的選擇可以得到5min-30min初期硬化的時間域，可以有充足的臨床操作時間按骨缺損部位準確塑形，固化后也可作外形的修整。</p><p><b>　　③良好的生物相容性</b></p><p>　　CPC植入體內，與周圍組織良好共存，不改變正常的生理過程，無明顯的炎癥反應，無異物巨細胞及排斥

72、反應出現(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)有致畸形及毒性，植入實驗表明，材料與機體親和性好，引導新骨的生成，有骨傳導活性。</p><p>　　④成骨活性和降解活性的協(xié)調</p><p>　　CPC通過骨傳導作用而成骨，一般認為它不具有誘導成骨作用，植入體內后被新骨逐漸取代，不伴隨有容積的丟失，在被吸收的同時可引導對等的新骨的生成, CPC在人體環(huán)境中能逐步被組織吸收并產生骨再生效果，且生物降解速率同成骨速率相當。

73、</p><p>　　1.2.1CPC的分類</p><p>　　歷經20 余年的發(fā)展，CPC 品種、數(shù)量繁多。以往人們多按原料組分將CPC 分為α-TCP[ 磷三鈣Ca3( PO4 ) 2] 、TTCP/ DCP、CaO/ MCPM[一水磷酸一鈣Ca(H2 PO4 )2 ·H2O ]等不同體系；或根據(jù)原料的鈣磷配比歸作幾種典型的磷酸鈣類型，如TTCP(Ca/P=2.0)、HA(

74、1.67)、TCP(1.50)、OCP[磷酸八鈣Ca8H2(PO4)6 ·5H2O ,1.33 ]和DCP(1.0)等。近年來，著眼于體內不同的降解性能，更多的研究者傾向于按水化終產物將CPC分為磷灰石(Apatite ,包括HA、缺鈣HA 和無定型磷酸鈣) 和透鈣磷石(Brushite) 兩大類別，后者以DCPD (二水磷酸氫鈣CaHPO4 ·2H2O) 為主要水化產物,在生理條件下具有更快的降解速率。</p

75、><p>　　1.2.2組成和固化反應</p><p>　　CPC由固相和液相兩部分組成，固相為粉末狀，是幾種磷酸鈣鹽混合物，包括磷酸氫鈣，無水磷酸氫鈣，磷酸二氫鈣，無水磷酸二氫鈣，磷酸三鈣，磷酸四鈣，以及少量羥基磷灰石和氟化物（如氫化鈣）。因研制單位和生產廠商的不同，固相中各種磷酸鈣鹽的含量和比例也不一致，鈣磷比值也因此有所不同，單通常介于1.3-2.0之間。液相即固化液，多為低濃度的磷酸或

76、磷酸鹽溶液，也可以是蒸餾水或其它液體，如血漿，膠原溶液，甘油等。故鄉(xiāng)粉末與固化液安一定比例混合后可調和成能夠任意塑形的糊狀混合物?；旌衔镌谑覝鼗蝮w內生理條件下能夠很快自行固化結晶，其水化結晶反應的最終產物是羥基磷灰石結晶，此過程是等溫的。固化時間為10-15min[7]，也有報道為6-30min，而結晶反應的最終完成需要3-5h或更長時間。其誰化結晶反應的化學過程可用以下公式表示：</p><p>　　CaHPO

77、4+Ca4(PO4)2O→Ca5(PO4)3OH</p><p>　　Fukase等[8]用掃描電鏡和X線衍射(XRD)分析觀察了CPC固化過程。反應1h，在磷酸鹽顆粒間出現(xiàn)小得花瓣狀晶體，磷酸鹽顆粒彼此緊密結合；隨后晶體數(shù)量增多，體積變大，呈柱狀或圓盤狀；反應至4h。磷酸鹽顆粒消失，轉化為晶體結構；24h反應基本完成。完全固化后，晶體為短棒狀或扁平狀，形態(tài)與自然骨非常相似。晶體的大小及形狀與反應物的組成，固化時

78、施予的壓力有關。晶體之間具有微孔結構，微孔直徑平均為2-5μm。固化反應進行的程度和CPC強度的關系應遵循0級反應動力學原則，在反應4h內，晶體轉化程度和CPC直線，斜率為0.98，24h基本達到最大程度。固化時間隨著固相中MPCM含量的增加及液/固比率（體積/重量）的升高而延長，隨著溫度的升高及磷酸在液相中得容積比增高二縮短。另外，固相顆粒的大小及形態(tài)在一定程度上影響著固化時間，在固相中加入一定量的HA顆粒作引物，可加快固化速度。&l

79、t;/p><p>　　1.2.3磷酸鹽骨水泥的生物學特性</p><p>　　良好的生物相容性和生物學安全性是骨修復材料必備的基本條件。自CPC問世以來，已有眾多學者就此方面進行了反復實驗[9-10]。結果證明，CPC與陶瓷類無機材料相似，具有高度的生物相容性。植入動物肌肉或骨內的材料能與周圍組織良好共存，未見明顯炎性反應出現(xiàn)，不引起組織的變性壞死，未發(fā)現(xiàn)病理情況或正常生理過程紊亂。生物學安全

80、性試驗包括溶血試驗、凝血試驗、熱源試驗、急性和亞急性毒性試驗、小鼠纖維母細胞克隆效率試驗及致突變試驗，均顯示CPC無毒性，無致畸、致突變作用。Costantino等[11]將CPC植入貓的皮下和肌肉內，未發(fā)現(xiàn)新骨形成，植入物被逐漸吸收，而植入顱骨骨膜下，則有明顯的成骨。植入物逐漸被新骨替代，證實CPC不具有誘導成骨活性，而是通過骨傳導作用成骨。用CPC修復貓顱骨缺損，術后6-12個月，新骨和軟組織替代了材料植入體積的64%-77%，新骨

81、先從材料的表面長入，逐漸向深層推進、與自體骨或異體骨的替代過程一致。6個月時新骨長入的平均深度為7mm，12個月為11.4mm。在CPC中加入50%的自體骨，新骨長入速度明顯加快。這說明CPC植入免股骨干，2周后可見破骨細胞、成骨細胞出現(xiàn)、植</p><p>　　近年來，磷酸鈣骨水泥（Calcium Phosphate Cement，簡稱CPC）作為一種新型的骨替代材料其理論研究和臨床應用不斷地深入和擴展。CPC

82、與水調和后能在環(huán)境溫度下自行固化成含微孔的羥基磷灰石固化體，它不僅具有良好的生物相容性和可塑性，而且避免了傳統(tǒng)的丙烯酸脂骨水泥單體析出和固化產熱對機體造成的刺激，因此磷酸鈣骨水泥是一種優(yōu)良的骨替代材料。</p><p>　　磷酸鈣骨水泥的水化產物是羥基磷灰石，具有良好的生物相容性，但其降解性能較差，植入體內后降解的速度和新骨的重建速度不相匹配，而且有報道羥基磷灰石植入體內后引起遲發(fā)性炎癥反應。因此致力于尋找一種具

83、有更好的生物相容性和降解性能、凝固時間和機械性能相當?shù)墓翘娲牧铣蔀槿找媸荜P注的問題。</p><p>　　(Sr)和鈣(Ca)一樣都是2A族堿土金屬類元素，常以化合物存在，骨骼對所有的2A族元素都有特殊的親和力。銘是人體中必需的微量元素之一，象其它必需的微量元素那樣，在生物體內維持正常的機能，起到重要的作用。銘和氟相似，曾被用于防齲和防治骨質疏松[13]鋸和鈣以同樣的機制一起被吸收，當這種元素在骨骼內貯存量達到

84、飽和時，通過體內平衡機制進行調節(jié)而排出體外。對于鍶元素，七十年代有學者象研究氟那樣研究了鋸對牙釉質的影響，以及鋸和防齲之間的關系。有學者測量了鍶在牙和骨骼中含量及隨年齡變化銀在骨骼中代謝的情況。鍶和鈣屬于同族元素，羥基磷灰石中的鈣(Ca)能被V(Sr)置換生成鍶磷灰石[Sr10(PO4)6 (OH)2 ]( Sr-Hydroxyapatite，簡稱Sr-HA)。學者們對銀磷灰石材料本身的理化性能和力學性能作了測試研究，認為鰓的含量與骨強

85、度或鰓磷灰石的強度之間呈正比關系[14]。</p><p>　　理想的骨種植材料應有的特性是：在修復骨缺損區(qū)域內起穩(wěn)定的支持作用，與活組織直接接觸，能長期替代骨組織的功能，具有促進骨誘導，股形成和骨結合的能力。本研究在磷酸鈣骨水泥粉末中加入稀土釔進行改性，考察CPC材料的凝固時間、壓縮強度和體外降解性能，了解CPC材料在固化過程中PH值的變化和起固化產物的分析。</p><p>　　1.2

86、.4鈣磷物質量的比對硅酸鈣水泥性能的影響</p><p>　　通過在磷酸鈣骨水泥固相配方中添加不同量的氯化鈣，制備不同鈣磷物質的量比的CPC，研究不同鈣磷物質的量比對CPC性能的影響。測試CPC的初、終凝時間。將CPC體外模擬浸泡3d和7d，研究模擬生理條件下CPC地性能，分別利用X射線衍射（XRD）、力學性能試驗機、掃描電鏡（SEM）等研究CPC相成分、抗壓強度和斷面微觀形貌。通過化學滴定測定浸泡液中氯離子濃度

87、。結果表明：提高鈣磷物質的量比不會顯著延長CPC凝結時間；模擬浸泡液中的氯離子濃度處于正常生理條件的范圍內；隨鈣磷位置的量比的增加，水化后CPCD的抗度顯著提高，而經過體外模擬浸泡后，鈣磷物質的量比為1.67和1.80的CPC的抗壓強度明顯下降；具有較高鈣磷物質的量比得CPC體外模擬浸泡后，形成多孔結構、弱結晶類骨磷灰石的終產物。</p><p>　　通過添加不同質量比例CaCl2可以制備出具有不同鈣磷物質的量比

88、的CPC，CaCl2的加入不會顯著地改變各CPC的初、終凝時間。模擬體外釋放的氯離子的濃度處于正常生理的范圍。隨著鈣磷物質的量比的增加，水化后的CPC的抗壓強度顯著提高。體外模擬浸泡之后．隨著CPC中的CaC12溶解．鈣磷物質的量比為1.67和1.80的CPC的抗壓強度顯著降低。較高的鈣磷物質的量比會促進CPC的起始原料DCPA和ɑ-TCP的溶解或向熱力學穩(wěn)定的終相HA轉化。并且隨著鈣磷物質的量比的增大．這種作用更加明顯。體外模擬浸泡后

89、．較高的鈣磷物質的量比顯著地影響CPC的相成分和降低其結晶度．形成以類骨弱結晶磷灰石結構為主的終產物。</p><p>　　1.3稀土釔和磷酸鈣骨水泥的國內外發(fā)展現(xiàn)況</p><p>　　1.3.1稀土釔生物學發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在市場需求逐步向好、我國稀土產業(yè)整合進一步深入、產業(yè)管理政策趨緊的背景下，稀土氧化物國內平均價格上升了58.3%。稀土產品國內價

90、格漲幅以氧化鏑、氧化釹、氧化鐠為最。 稀土具有多種生理活性，如易在腫瘤組織或血漿中積聚,表現(xiàn)出對腫瘤組織一定特異的親和性和抗腫瘤活性[15-16]。與無機或有機配體形成配合物后可增加其脂/水溶性，增強其抗腫瘤作用，降低不良反應[17-18]。因而人們對稀土配合物抗腫瘤藥物的研究日益增多[19]，但稀土FU配合物的合成及藥理作用研究內外尚未報道。</p><p>　?、傺趸悓す馔扛采锾沾赏繉拥挠绊?l

91、t;/p><p>　　金屬基生物陶瓷涂層復合材料的研究和應用受到各國有關學者的極大關注。因人體硬組織的無機成分主要為羥基磷灰石（HA）等Ca-P基生物陶瓷，故各國多采用事先合成的HA粉作為噴涂材料，并用等離子噴涂、高溫熔燒等工藝制備金屬基生物陶瓷涂層復合材料。但許多研究表明，HA涂層的穩(wěn)定性。采用大功率的CO2激光作熱源，在奧氏體型不銹鋼等基材表面進行生物陶瓷涂層的研究[20]。通過激光熱物理、化學反應，合成與涂覆H

92、A涂層得到同步實現(xiàn)。但涂層表面仍有一定的非晶相存在。另外，在鈦合金表面，因鈦的負電性大，在相同成分及激光工藝處理下，未能合成HA等理想的生物陶瓷涂層。</p><p>　　在自然界中，磷酸鹽掩飾中的磷灰石常富含稀土，沉積磷酸鹽的特征是富釔。動物骨灰中國稀土嚴肅含量在0.0002%-0.8%之內，其中釔的含量最高。而稀土元素在人工合成的生物陶瓷材料及金屬基生物陶瓷涂層中的研究尚系一片空白。在模擬人體致密骨、牙齒的無

93、機成分時，若添加一定成分的稀土，設計生物陶瓷涂層組分，同時，在鈦合金表面進一步優(yōu)化激光處理工藝，以提高HA涂層的穩(wěn)定性及生物力學性能等，將具有重要的理論意義和實際意義。</p><p>　　在鈦合金表面，一定配比的CaHPO4·2H2O、CaCO3及Y2O3混合粉末，經恰當?shù)募す馊鄹补に囂幚?，可是HA等鈣、磷基活性生物陶瓷的合成與涂覆同步實現(xiàn)。氧化釔的加入，能促進HA等物相生成并可抑制其分解，提高HA相

94、結構的穩(wěn)定性，氧化釔使激光涂覆生物陶瓷涂層組織細化，硬度、強度提高，韌性得到改善。</p><p>　　在鈦合金表面出預置CaHPO4·2H2O、CaCO3粉末外，還加入稀土氧化物氧化釔，經激光處理后，實現(xiàn)了合成與涂覆同步制備含HA活性生物陶瓷涂層的復合材料。實驗結果表明，氧化釔的加入對HA的合成及其結構穩(wěn)定性，生物陶瓷涂層組織細化以及力學性能均有促進和改善。</p><p>　

95、?、谘趸?羥基磷灰石骨修復材料的研究[21]</p><p>　　隨著醫(yī)學事業(yè)的飛速發(fā)展，人工硬組織修復材料在I 床上得到了普遍的應用與推廣。同時，對日新月異的人工硬組織修復材料的生物、理化性能要求也越來越高，作者在合成羥基磷灰石過程中，將活性高、阻射性強的氧化釔(Y2O3)按不同比例加入進行化學合成。再將氧化釔一羥基磷灰石復合材料植入家犬下頜骨及撥牙后的牙槽窩內，同時與羥基磷灰石試樣作同體對比實驗，經2周、6

96、周、12周處死動物，取標本同時進行X光照片觀察：結果可見氧化釔一羥基磷灰石復合材料與骨的密度對比明顯，圖像清晰；與羥基磷灰石的X光照片比較，其阻射效果好。組織學觀察發(fā)現(xiàn)，各種比例的氧化釔一羥基磷灰石復合材料與骨組織界面反應速度、骨形成量均比純羥基磷灰石好，特別是能早期形成骨性結合，表明氧化釔一羥基磷灰石復合材料具有更好的生物性能，是一種很有前途的骨修復材料。</p><p>　　本研究合成的氧化釔一羥基磷灰石材料

97、，經轉靶X衍射.測定：羥基磷灰石無其它雜相，均為Ca5(PO4)(OH)；氧化釔一羥基磷灰石復合材料除Ca5(PO4)(OH)，Y2O3或Ca3Y2O6 外，也無其它相成分。聯(lián)合標本進行X光照片觀察結果可見：比例不同的氧化釔一羥基磷灰石復合材料與骨的密度對比明顯、圖像清晰，與羥基磷灰石的X光照片比較，其阻射性強。氧化釔一羥基磷灰石復合材料與骨組織界面反應速度、骨形成量、均比羥基磷灰石好，用于修復骨組織缺損，不僅能提高羥基磷灰石與機體組織

98、的生物相容性，還能增加材料的阻射性，臨床上通過x光照片能隨時了解修復部位的愈合情況。本研究的目的是初步探索氧化釔一羥基磷灰石材料的阻射性和植入效應，為進一步研究氧化釔一羥基磷灰石復合材料提供依據(jù)。對于氧化釔最佳含量的選擇、氧化釔與羥基磷灰石復合方法的研究、所得復合材料最佳成份結構的分析等都有待于進一步的實驗。</p><p>　　③CeO2 對激光熔覆生物陶瓷涂層組織形貌的影響</p><p&

99、gt;　　羥基磷灰石與人體骨骼成分、結構基本一致, 不僅具有良好的生物相容性, 而且可以誘導骨生長并與生物組織形成牢固的鍵合。但其力學性能尚有不足, 韌性低、強度差、容易脆斷, 限制了其植入人體的使用。醫(yī)用金屬材料具有優(yōu)良的力學性能與加工性能, 但金屬易腐蝕, 與體液有電化學反應, 影響纖維細胞的生長速度和骨質的形成, 很難與基體組織產生生物性結合，大大縮短了其使用壽命. 如果采用一些有效的工程技術將金屬材料和磷酸鈣或羥基磷灰石HA 各

100、自的優(yōu)勢相結合, 必然可制備出理想的生物材料。</p><p>　　激光由于其優(yōu)異的性能，在各個領域得到越來越廣泛的應用, 其中激光熔覆技術在制造生物涂層材料方面已顯示出極大的優(yōu)越性。利用激光熔覆技術可以在金屬表面同步完成磷酸鈣或羥基磷灰石的合成與熔覆， 獲得一層具有生物相容性和生物活性的鈣磷生物陶瓷，并且涂層與基體結合良好，硬度高，強度大，韌性好, 具有潛在的經濟效益和廣闊的應用前景.稀土元素及其化合物具有特殊

101、的物理化學性質，對一般金屬及合金具有優(yōu)異的改良作用，并已在激光熔覆涂層中顯示出良好的改善組織的作用。張亞平等[22]研究了在激光涂覆生物陶瓷涂層中加入Y2O3，發(fā)現(xiàn)少量Y2O3 不但有利于激光化學反應合成HA, 而且可以增加其結構穩(wěn)定性，使涂層組織成為具有一定擇優(yōu)取向的細小的不規(guī)則的多邊形晶體?；诖耍驹囼炘谕繉臃勰┲刑砑恿讼⊥裂?。</p><p>　　稀土氧化物CeO2的添加影響著激光熔覆層中生物陶瓷相的形成

102、。隨著CeO2 的增加，熔覆層中生物陶瓷復合相逐漸增加，CeO2 對合成HA 及Ca3(PO4)2等鈣磷基活性生物陶瓷有明顯的催化作用。同時CeO2的加入可有效抑制基體中的Ti, Al和V等活潑的元素的活性，減少含Ti 相生成。稀土氧化物CeO2在激光熔覆過程中可以提高熔池中熔體的流動性，結晶過程中限制晶粒的長大，從而使熔覆層組織均勻化，細化。一定量稀土元素改善涂層對基體表面的浸潤能力，形成了良好的熔覆層和基體的冶金界面結合?；谉嵊绊?/p>

103、區(qū)呈淬火組織形貌，為針狀馬氏體組織。</p><p>　?、苎趸悓す馊鄹蔡沾煞矫娴挠绊?lt;/p><p>　?。?）通過在鈦合金表面上預涂敷一定比例的CaHPO4·2H2O-CaCO3混合粉末及相應的過渡層并進行激光熔覆處理，獲得了以TC4為基的含羥基磷灰石(HA)的生物陶瓷涂層復合材料。同時研究了稀土元素的加入對于生物陶瓷涂層組織的影響。研究表明，Y2O3不僅對涂層組織有細化

104、作用，而且對激光合成HA有催化作用并能使HA相結構保持穩(wěn)定。</p><p>　　(2)在鐵合金表面上預涂復CaHPO4·2H2O-CaCO3-Y2O3混合粉末，隨后進行激光熔覆處理，獲得了以TC4為基材的含HA的生物陶瓷涂層復合材料。研究稀土元素對涂層性能的影響.結果表明，Y2O3能明顯改善涂層材料的綜合力學性能、耐蝕性能和生物性能。</p><p>　　1.3.2磷酸鈣骨水泥

105、國內外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前，國內外CPC主要應用在臨床研究上，主要有骨缺損的填充，充當藥物載體，骨折內固定，在空腔科的臨床應用研究?，F(xiàn)在研究CPC的骨傳導作用，成骨能力難以滿足大段骨缺損的要求。并且材料的塑形加工性能也不太理想。</p><p>　　近年來，隨著CPC研究工作的深入開展，廣大研究者們在繼續(xù)致力于對原有骨水泥進行改造性的同時，也開始關注與開發(fā)便于臨床手術操作，具

106、有特殊結構、性質和功能的新型骨水泥。</p><p>　?、俸J磷酸鈣骨水泥的制備及性能研究</p><p>　　Guo等[23]最近開發(fā)出了一種新型的含鍶CPC(Sr-CPC)，其固相組成為TTCP、DCPA以及磷酸氫鍶(SrHPO4，DSPA)；液相為磷酸的稀溶液。此骨水泥固化24h后的最終產物為非化學計量的含鍶羥基磷灰石原子無致的量比率，并且固化后體系中出含有CO32-外，不含有任何

107、有害雜質。力學能測試結果表明該骨水泥的壓縮強度在進圖模擬體液2周后仍高于39.2MPa，同時壓縮強度會隨著鍶含量的增大而升高，尤其是在Sr/(Sr+Ca)的物質的量比為5%的情況下，骨水泥浸入模擬體液5天后的壓縮強的最高可達66.757MPa，臨床上課被應用于非承重部位的骨組織修復。</p><p>　　鍶在元素周期表中與鈣同族，可取代HA中得鈣，形成置換固溶體。由于鍶和鈣之間離子半徑和性質的差異，鍶使HA的晶格