新型磷酸鈣骨水泥的制備和性能研究.pdf

1、作為骨修復(fù)生物材料,磷酸鈣骨水泥具有良好的生物相容性、固化能力,對骨缺損表面的形狀適應(yīng)性和與成骨活性相協(xié)調(diào)的降解活性等優(yōu)越的性能,可適用于眾多的臨床應(yīng)用.該文系統(tǒng)地研究了由α-TCP作為固體主體,由磷酸氫二鈉和檸檬酸兩種溶液作為調(diào)和液主體的兩個體系的骨水泥.在磷酸氫二鈉體系骨水泥中,重點分析了CPC固化過程中涉及的物理化學(xué)變化,漿體微觀結(jié)構(gòu)的變化及其機(jī)理.研究表明:CPC水化反應(yīng)的化學(xué)過程主要有α-TCP的溶解和沉淀控制,CPC的固化時

2、間與α-TCP的溶解和無定型磷酸鈣凝膠的形成速度有關(guān);α-TCP反應(yīng)最終形成HA,轉(zhuǎn)化率提高能夠增加試樣的抗壓強(qiáng)度.HA的生長過程前期主要受表面化學(xué)和生長空間控制,后期轉(zhuǎn)化受擴(kuò)散控制.在檸檬酸體系骨水泥中,重點分析了液固比、原料顆粒大小、添加劑等制備條件對CPC體系的固化時間和抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律,討論了漿體微觀結(jié)構(gòu)的變化與力學(xué)性能的關(guān)系,為適于臨床的高性能可注射性CPC的制備提供了理論依據(jù)和必要的制備工藝條件.研究表明:檸檬酸的羧酸基團(tuán)

3、與α-TCP發(fā)生酸堿反應(yīng),形成的檸檬酸鈣鹽包裹α-TCP顆粒的結(jié)構(gòu).改變制備工藝條件可以控制漿體的微結(jié)構(gòu),從而提高固化體的抗壓強(qiáng)度,得到適宜的固化時間.減小α-TCP顆粒粒徑和適當(dāng)減少調(diào)和液用量可以縮短固化時間,同時有利于提高抗壓強(qiáng)度,特別是粒徑減小可以加速水化反應(yīng),減少保持CPC可注射性所需的調(diào)和液.檸檬酸在可注射性骨水泥制備中扮演減水劑的角色,但是過量檸檬酸能抑制α-TCP的溶解和磷灰石結(jié)晶的成核與生長.添加ZrO<,2>超細(xì)粉可以

4、縮短固化時間,更為重要的是ZrO<,2>顆粒表面形成的Zr-OH具有促進(jìn)磷灰石成核的作用.從仿生角度出發(fā),該文研究了添加明膠和殼聚糖對兩種體系骨水泥的影響,結(jié)果表明兩個體系的固化時間延長,抗壓強(qiáng)度降低,但是微觀分析表明這兩種生物活性聚合物的加入有利于磷灰石微晶的生長.為了避免CPC水化過程中pH值變化對人體的不良影響,著重研究了兩個體系骨水泥的pH值變化情況,結(jié)果表明24h后兩個體系CPC的pH值接近生理環(huán)境(6.8-7.2),適于臨床