鎂-磷酸三鈣生物降解復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，同時金屬鎂不具有骨誘導性，而且其強度低于人體骨強度。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、具有骨傳導性以及無毒副作用，但是其疲勞強度低，脆性大，抗折及抗沖擊性能遠不能滿足高負荷人工骨要求。
　　 本文采用粉末冶金法將純鎂與磷酸三鈣復合

2、，綜合兩者的優(yōu)點，制備出一類新型的硬組織植入材料，對其力學性能及腐蝕性能進行了分析和研究。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/磷酸三鈣復合材料，于萬能材料試驗機上進行壓縮試驗，測其屈服強度和抗壓強度；并將材料試樣于37℃的Hank’s模擬體液中進行浸泡腐蝕及電化學分析，測試析氫速度、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 射線衍射(XRD)等分析手段對試樣表面

3、形貌及物相分析。研究了不同TCP含量對復合材料的腐蝕性能及壓縮力學性能的影響。結(jié)果表明：⑴TCP的加入，能夠提高復合材料的壓縮屈服強度及維氏硬度。本試驗條件下制備出的Mg/TCP復合材料壓縮屈服強度可以達到人骨屈服強度的范圍。⑵電化學測試、腐蝕失重測試及析氫測試結(jié)果表明，加入適量TCP，有利于Mg/TCP復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單的線性關(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、，復合材料試樣表面還有HA的沉積，而純鎂試樣表面則未檢測到HA。熱力學計算證明，復合材料中的TCP具有誘導HA沉積的作用，表明復合材料相對于純鎂試樣，具有更優(yōu)的骨誘導性；HA的生成也能夠在一定程度上抑制復合材料的腐蝕，從而改善材料耐蝕性。⑷本試驗條件下，結(jié)合復合材料的力學性能、耐腐蝕性及生物活性可知：Mg-5wt％TCP復合材料具有最優(yōu)的綜合性能。⑸有機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80％，孔徑范圍