鎂-磷酸三鈣生物降解復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、鎂及其合金具有與人體骨相近的密度、彈性模量、無(wú)毒、生物相容等諸多優(yōu)良的性能，但是，其在人體體液中腐蝕速率太快，限制了其在生物材料方面的應(yīng)用，同時(shí)金屬鎂不具有骨誘導(dǎo)性，而且其強(qiáng)度低于人體骨強(qiáng)度。磷酸三鈣(Ca3(PO4)2，TCP)成分與骨組織相似，具有良好的生物相容性、容易生物降解吸收、具有骨傳導(dǎo)性以及無(wú)毒副作用，但是其疲勞強(qiáng)度低，脆性大，抗折及抗沖擊性能遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足高負(fù)荷人工骨要求。
　　 本文采用粉末冶金法將純鎂與磷酸三鈣復(fù)合

2、，綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，制備出一類(lèi)新型的硬組織植入材料，對(duì)其力學(xué)性能及腐蝕性能進(jìn)行了分析和研究。選用純鎂和磷酸三鈣粉末為原料，采用粉末冶金法制備出不同TCP含量的鎂/磷酸三鈣復(fù)合材料，于萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，測(cè)其屈服強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度；并將材料試樣于37℃的Hank’s模擬體液中進(jìn)行浸泡腐蝕及電化學(xué)分析，測(cè)試析氫速度、腐蝕失重、溶液pH 值變化及腐蝕電流密度等，采用掃描電鏡(SEM)、金相顯微鏡、X 射線(xiàn)衍射(XRD)等分析手段對(duì)試樣表面

3、形貌及物相分析。研究了不同TCP含量對(duì)復(fù)合材料的腐蝕性能及壓縮力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：⑴TCP的加入，能夠提高復(fù)合材料的壓縮屈服強(qiáng)度及維氏硬度。本試驗(yàn)條件下制備出的Mg/TCP復(fù)合材料壓縮屈服強(qiáng)度可以達(dá)到人骨屈服強(qiáng)度的范圍。⑵電化學(xué)測(cè)試、腐蝕失重測(cè)試及析氫測(cè)試結(jié)果表明，加入適量TCP，有利于Mg/TCP復(fù)合材料耐蝕性能的提高，但TCP含量與材料的耐蝕性并不是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系。⑶XRD分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，浸泡后材料表面主要沉積物為Mg(OH)2

4、，復(fù)合材料試樣表面還有HA的沉積，而純鎂試樣表面則未檢測(cè)到HA。熱力學(xué)計(jì)算證明，復(fù)合材料中的TCP具有誘導(dǎo)HA沉積的作用，表明復(fù)合材料相對(duì)于純鎂試樣，具有更優(yōu)的骨誘導(dǎo)性；HA的生成也能夠在一定程度上抑制復(fù)合材料的腐蝕，從而改善材料耐蝕性。⑷本試驗(yàn)條件下，結(jié)合復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐腐蝕性及生物活性可知：Mg-5wt％TCP復(fù)合材料具有最優(yōu)的綜合性能。⑸有機(jī)泡沫浸漬法能制備出具有連通孔洞結(jié)構(gòu)的多孔TCP，多孔TCP孔隙率高達(dá)80％，孔徑范圍