新型复相磷酸钙陶瓷骨支架制备研究

论文摘要

骨组织工程学方法通过综合利用生物材料、细胞、因子来修复和重建病损的肌骨骼组织,是一种新颖且极具前景的方法。该方法第一步也是最为关键的一步是制备具有理想结构和性能的骨组织工程支架。制备骨支架的关键问题有:（1）选择合适的支架基材,（2）基材的生物相容性和生物降解性,（3）支架的孔隙结构和孔隙率,（4）支架的力学强度和生物活性等。本论文主要研究: （1）聚磷酸钙（CPP）和生物骨粉（HA）的混合粉末的煅烧和复相致密体陶瓷的制备,目的在于改善HA的烧结性能、力学强度和降解性能;（2）应用流变学方法研究复合粉末发泡浆料的流变性能,以期通过浆料的流变性能来控制最终干燥坯体和烧结多孔体的孔隙形貌和力学强度;（3）采用HA/CPP混合粉末制备复相致密体和多孔体磷酸钙陶瓷,研究多孔体的孔隙结构和降解性能。致密体实验详细阐述了CPP含量和煅烧温度对产物相组成、烧结性能、抗压强度和微结构的影响。非晶态CPP会与HA反应,生成β-磷酸三钙（β-TCP）和水蒸汽。少量加入CPP （<10wt %）将有利于提高烧结致密度,降低烧结温度,并最终得到HA /β-TCP双相磷酸钙陶瓷,过量加入CPP（>10wt %）将得到一种新型的复相陶瓷β-TCP/非晶态CPP。在抗压强度方面,1180℃～1250℃下煅烧钙磷比在1.25～1.34之间的粉末以及在1250～1350℃范围内煅烧钙磷比在1.45～1.55之间的粉末可得到较高的强度。浆料的流变性能研究阐述了浆料固液比及浆料各成分（MC, PVA, H2O2）及含量对流变性能（比如粘度、触变性、模量等）的影响,揭示了粘度与气泡形态之间的关系。多孔支架制备实验得到了HA/β-TCP和β-TCP/非晶态CPP复相陶瓷支架,支架大孔隙孔径在200600μm之间,总孔隙率在60～90%之间,抗压强度在0.2～6.7MPa之间。降解实验表明,含有非晶态CPP的复相陶瓷具有更好的降解性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 骨组织工程支架方法
• 1.1.1 骨组织工程学方法定义
• 1.1.2 骨支架材料的要求
• 1.2 骨组织工程支架材料
• 1.2.1 骨支架材料分类及比较
• 1.2.2 磷酸钙骨支架材料
• 1.3 多孔陶瓷制备方法
• 1.3.1 多孔陶瓷的造孔方法
• 1.3.2 多孔磷酸钙骨支架研究进展
• 1.4 流变学基础
• 1.4.1 流变学和流变仪
• 1.4.2 材料流变行为
• 1.5 本文研究内容
• 2 致密体复相磷酸钙陶瓷制备研究
• 引言
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 材料与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 表征方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 CPP 制备
• 2.2.2 β-TCP 制备
• 2.2.3 复相磷酸钙陶瓷制备
• 2.2.4 HA/β-TCP/CPP 三相复合粉末致密体
• 2.3 本章小结
• 3 流变学研究磷酸钙陶瓷浆料发泡
• 引言
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 材料及仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 表征方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 流动曲线（Flow Curve/ Viscosity Curve）
• 3.2.2 应力扫描（Stress Sweep）
• 3.2.3 稳态触变性（Stable Thxiostropy）
• 3.2.4 动态触变性（Oscillatory Thixotropy）
• 3.2.5 模量-温度曲线（Modulus temperature curves）
• 3.2.6 浆料及干燥坯体
• 3.3 本章小结
• 4 复相磷酸钙多孔支架制备及降解
• 引言
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 材料与仪器
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 表征方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 成分分析
• 4.2.2 密度、孔隙及抗压强度
• 4.2.3 微观形貌
• 4.2.4 降解性能
• 4.3 本章小结
• 5 全文总结
• 5.1 全文结论
• 5.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文
• 专利
• 上海交通大学学位论文答辩决议书