骨引导用多孔生物降解胶凝材料的研究

论文摘要

本课题创新地提出一种骨内金属植入体与生物可降解骨引导材料配伍使用的方法,旨在利用可降解生物材料填充金属骨内植入体腔洞内,在植入体植入体内后逐渐引导骨组织长入腔洞,同时阻止软组织的长入,从而实现种植体在骨内牢固的机械固定。 选择适当的可降解性生物材料是本课题的研究关键。本论文选用α-Ca3（PO4）2（α-TCP）骨水泥粘结β-Ca3（PO4）2（β-TCP）粉末并结合双氧水造孔的新工艺制备可降解钙磷材料。β-TCP是一种良好的生物降解材料,其最重要的特征是成分和人的骨组织相似。同时植入体内不仅具有良好的生物相容性,而且由于它能够引导新骨生长,而材料自身则随着体内代谢将不断被吸收或被排出体外,从而消除了材料长期存在体内所产生的后患。生物活性骨水泥浆体易于成型,环境中能自行凝固,具有适当的机械性能。采用生物活性骨水泥水化后粘结β-TCP制备一种复合胶凝体系的新方法可在常温下进行,免于烧结,可成型复杂的样品并具有一定的强度。骨水泥水化后生成的羟基磷灰石（HAP）与β-TCP构成了双相多孔陶瓷。 通过实验确定了α-TCP与β-TCP的最佳配比为1:1。双氧水造孔孔径受双氧水浓度影响,双氧水浓度越高,孔径越大,当双氧水浓度达到15%时,能制出较理想的孔。造孔过程中加温温度与加温时间对该体系的孔隙结构及强度有较大影响,通过实验确定150℃,保温5～10min能较好成孔并使材料能有一定强度。通过养护可使骨水泥水化完全,充分加大胶凝体系的强度,是制作此种胶凝体系的必要步骤,一般养护24h即可。 用三维视频显微镜,X射线衍射分析法,扫描电镜等测试手段对此新工艺制成的材料的组成结构及性能进行表征。结果表明用α-TCP水化粘结β-TCP,β-TCP不影响α-TCP的水化,α-TCP水化后的产物是羟基磷灰石,HAP呈菊花瓣状结晶。双氧水造孔工艺本身不引入杂质,且能造出具有一定连通性的多孔结构。 本论文还通过体外实验对多孔磷酸钙陶瓷在模拟体液中类骨磷灰石形成的过程和影响因素进行了探讨。实验结果表明不同大孔孔径的钙磷多孔陶瓷形成新晶体的能力不同;在钙磷多孔陶瓷中加入CO32-可以加快类骨磷灰石的形成:材料的表面性质及离子交换的速率均对类骨磷灰石形成有很大影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 骨组织工程支架材料
• 1.3 本课题中材料的选择
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 原理粉末的制备
• 2.1 β-TCP粉末的制备
• 2.1.1 β-TCP的结构与性质
• 2.1.2 β-TCP的合成
• 2.1.3 β-TCP降解机制
• 2.2 α-TCP粉末的制备
• 2.2.1 α-TCP的合成方法
• 2.2.2 磷酸钙骨水泥水化反应、凝结时间及抗压强度的理论分析
• 第3章 新工艺制备α-TCP和β-TCP复合多孔材料
• 4H₂PO₄的研究'>3.1 对促凝剂NH₄H₂PO₄的研究
• 3.2 α-TCP、β-TCP比例的研究
• 3.2.1 实验
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 成孔方法的选择
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 双氧水浓度的研究
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 结果与讨论
• 3.5 温度及保温时间的研究
• 3.5.1 实验方法
• 3.5.2 结果与讨论
• 3.6 养护
• 3.7 最终工艺
• 第4章 材料的组成、结构及性能表征
• 4.1 光学显微机构分析
• 4.2 扫描电镜分析
• 4.3 X射线衍射分析
• 4.4 显气孔率与容重分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 材料的生物学性能评价
• 5.1 材料体外模拟实验
• 5.1.1 实验内容及结果
• 5.1.2 实验结果分析
• 5.1.3 讨论
• 5.2 动物实验
• 5.2.1 材料的制作
• 5.2.2 实验过程
• 第6章 结论
• 参考文献
• 附录：攻读硕士期间发表的论文和申请的专利
• 致谢