有机/无机复合载药生物活性骨水泥的研究

论文摘要

骨水泥的研究将为解决骨缺损提供全新的修复方法。AW生物玻璃具有良好的生物活性、骨传导性、生物相容性及力学性能，在临床上已广泛用作骨的替代和修复材料、骨缺损填充材料等。与传统的熔融法相比，采用溶胶-凝胶法制备生物玻璃具有较多的优点，例如较低的处理温度、较好的生物活性等。然而，目前采用溶胶-凝胶法制备的AW生物玻璃作为固相粉末来制备骨水泥的研究还鲜有报道。本文采用溶胶-凝胶法制备了AW生物玻璃粉末，发现AW生物玻璃粉末在700℃热处理后就已经形成Ca5（PO4）3F和CaSiO3；随着温度升高至1150℃时又新生成了Ca2P2O7，且此时熔融现象发生。采用700℃，900℃，1100℃下热处理的玻璃粉末作为骨水泥的固相粉末，研究了三种骨水泥在SBF中浸泡前后的物相、微观结构及抗压强度等性能，发现900℃下热处理的玻璃粉末所制备的骨水泥最好。以900℃下热处理的AW生物玻璃粉末作为固相粉末，选用不同的固化液进行固化，制备骨水泥，研究固化液的组成对玻璃基骨水泥力学性质和生物活性的影响。通过Gilmore双针法测定了骨水泥的凝结时间，并对骨水泥样品进行了模拟体液（SBF）的浸泡实验。利用X射线衍射（XRD）、扫面电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）和抗压强度等测试方法对其浸泡前后的物相、微观结构变化及抗压强度进行了分析对比研究。结果表明，采用柠檬酸/K2HPO4/KH2PO4复合固化液所制备的骨水泥在固化反应后即已生成HA新相，且浸泡后HA的数量增多，生成少量的CaCO3，骨水泥呈现出较为明显的多孔结构，随着浸泡时间的延长，抗压强度变化相对平稳。采用HA-GEL复合粉体作为AW生物玻璃基骨水泥的添加相，可以提高骨水泥固化后的抗折强度，且固化反应结束后骨水泥内部就已经形成HA，随着浸泡时间的延长又生成CaCO3相，且在SBF中浸泡7d时HA晶相形成相对完整。利用UV-VIS分光光度计对有机/无机复合载药骨水泥的释放模式进行了测试，比较了药物含量不同的骨水泥对药物的释放模式，结果表明，载药复合骨水泥均具有一定的缓释作用，尤其是药物含量为6wt%的骨水泥具有相对较好的药物缓释作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 文献综述
• 2.1 生物医用材料概述
• 2.2 生物陶瓷材料
• 2.2.1 羟基磷灰石生物陶瓷材料
• 2.2.2 复合生物陶瓷材料
• 2.2.2.1 羟基磷灰石/胶原复合材料
• 2.2.2.2 羟基磷灰石/壳聚糖复合材料
• 2.2.2.3 羟基磷灰石/骨形态发生蛋白复合材料
• 2.2.3 涂层生物陶瓷材料
• 2.2.4 生物活性玻璃
• 2.2.4.1 生物玻璃的种类
• 2.2.4.2 生物玻璃的活性
• 2.2.4.3 生物玻璃的制备方法
• 2.2.4.4 AW 生物玻璃
• 2.3 骨水泥的研究进展
• 2.3.1 丙烯酸类骨水泥
• 2.3.2 磷酸钙类骨水泥
• 2.3.3 玻璃基骨水泥
• 2.3.3.1 玻璃基骨水泥的研究进展
• 2.3.4 有机/无机复合骨水泥的研究进展
• 2.3.5 载药骨水泥的研究进展
• 2.4 本文研究的背景和目的
• 第三章 实验方法
• 3.1 实验药品
• 3.2 AW 生物玻璃的制备
• 3.3 HA-GEL 复合物的制备
• 3.4 单纯玻璃基骨水泥的制备
• 3.5 有机/无机及其载药复合骨水泥的制备
• 3.5.1 有机/无机及其载药复合骨水泥的制备
• 3.5.2 载药骨水泥的药物释放测试
• 3.6 骨水泥凝结时间的测定
• 3.7 微观结构及性能的测试
• 第四章 实验结果与讨论
• 4.1 AW 生物玻璃制备的结果与讨论
• 4.1.1 溶胶-凝胶法中的水解缩聚反应
• 4.1.2 X 射线衍射分析
• 4.1.3 红外光谱分析
• 4.1.4 不同温度下处理的 AW 生物玻璃所制备的骨水泥样品分析
• 4.1.4.1 X 射线衍射分析
• 4.1.4.2 抗压强度分析
• 4.2 单纯玻璃基骨水泥制备的结果与讨论
• 4.2.1 采用单一固化液所制备的骨水泥的结构性能分析
• 4.2.1.1 X 射线衍射及固化机理分析
• 4.2.1.2 红外光谱分析
• 4.2.1.3 扫描电镜分析
• 4.2.1.4 抗压强度分析
• 4.2.2 采用复合固化液所制备的骨水泥的结构性能分析
• 4.2.2.1 固化液组成探索分析
• 4.2.2.2 X 射线衍射及固化机理分析
• 4.2.2.3 红外光谱分析
• 4.2.2.4 扫描电镜分析
• 4.2.2.5 抗压强度分析
• 4.3 有机/无机复合骨水泥制备的结果与讨论
• 4.3.1 X 射线衍射分析
• 4.3.2 扫描电镜分析
• 4.3.3 抗压强度和抗折强度分析
• 4.4 有机/无机复合载药骨水泥制备的结果与讨论
• 4.4.1 抗压强度分析
• 4.4.2 药物释放分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢