人骨與納米骨修復(fù)材料的比較研究.pdf

1、本論文系統(tǒng)、全面和深入地定性和定量對比研究了無機(jī)骨修復(fù)材料——納米羥基磷灰石（nano-HA，n-HA）和復(fù)合骨修復(fù)材料——納米羥基磷灰石/聚酰胺66（n-HA/PA66）與人皮質(zhì)股骨在晶體形貌、結(jié)構(gòu)組成等理化性能方面的異同，提出n-HA/PA66是一種仿生性高、生物活性好的納米骨修復(fù)材料。 首次比較研究了同一個(gè)體、不同部位人骨磷灰石的形貌、組成、結(jié)構(gòu)以及微量元素含量等。結(jié)果表明，對于同一個(gè)體，承重骨和非承重骨中骨礦物含量均介于

2、60wt％～64wt％之間，Na<’+>和Mg2<’2+>含量分別為0.69wt％～0.71wt％和0.26wt％～0.30wt％，H20含量為6.5wt％左右。兩者骨磷灰石尺寸范圍均為φ5nm～10nm×20nm～50nm，Ca/P摩爾比為1.73，屬弱結(jié)晶的非化學(xué)計(jì)量羥基磷灰石。但承重骨與非承重骨相比，承重骨中K<'+>含量遠(yuǎn)小于非承重骨中K<'+>含量。前者骨磷灰石晶體形貌接近于針狀，晶體尺寸較細(xì)小，微觀應(yīng)變較大，而后者骨磷灰石晶

3、體形貌接近于棒狀；進(jìn)入承重骨骨磷灰石晶體的？以A型替換為主，含量約為2wt％，而進(jìn)入非承重骨骨磷灰石晶體的？則以B型替換為主，含量約為3.5wt％。 深入到微觀水平，定量比較了自然狀態(tài)人皮質(zhì)股骨磷灰石與人工合成n-HA之間的異同，同時(shí)，定性比較了650℃灼燒和乙二胺抽提脫蛋白后獲得的人皮質(zhì)股骨磷灰石與人工合成n-HA。結(jié)果表明： （1）人工合成n-HA與自然狀態(tài)人皮質(zhì)股骨磷灰石雖均為納米級(jí)針狀晶體。但人工合成n-HA晶體

4、尺寸略大于人皮質(zhì)股骨磷灰石晶體，晶格趨于完善，其中H<,2>O和？含量均低于人皮質(zhì)股骨。 （2）650℃灼燒和乙二胺抽提法均能有效去除人皮質(zhì)股骨中有機(jī)相，但兩種方法對骨磷灰石晶體結(jié)構(gòu)的影響不同。650℃灼燒法使骨磷灰石晶體結(jié)晶度增強(qiáng)，晶體結(jié)構(gòu)更加完善，而乙二胺抽提對骨礦物相晶體結(jié)構(gòu)無顯著影響。人皮質(zhì)股骨中無機(jī)相和有機(jī)相之間存在一定的相互作用，且可能是發(fā)生在骨磷灰石中O、Ca、P和蛋白質(zhì)有機(jī)相之間。溫度是改變骨磷灰石晶體結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)

5、因素，而骨中兩相間相互作用對骨磷灰石的晶體結(jié)構(gòu)影響不大。C0<,3><'2->更易進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)不夠完善的磷灰石晶格中，且在磷灰石晶格中占據(jù)不同的取代位置。 （3）人皮質(zhì)股骨磷灰石和人工合成n-HA晶格中均可能存在一定量的晶格水。與人工合成n-HA相比，人工合成骨修復(fù)材料n-HA／PA66具有較高的仿生性能，其物相組成、特征基團(tuán)以及其中n-HA的晶體形貌、晶胞參數(shù)、晶格缺陷、微觀應(yīng)變和晶格畸變程度等物理化學(xué)性質(zhì)都更接近于人皮質(zhì)股骨

6、。650℃灼燒和間甲酚溶解抽濾去除PA66后與650℃灼燒、乙二胺抽提去除人皮質(zhì)股骨中有機(jī)相后進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)： （1）650℃灼燒4h和乙二胺抽提均可有效去除人骨中有機(jī)相。對于n-HA／PA66復(fù)合材料，650℃灼燒4h可有效除去其中的PA66，而間甲酚溶解抽濾的方法不能完全除去其中的PA66，仍有少量PA66的殘留物。 （2）人皮質(zhì)股骨和n-HA／PA66復(fù)合材料兩相間的相互作用位點(diǎn)較為一致，都發(fā)生在無機(jī)相n-HA中C

7、a、P、O元素和有機(jī)相之間。 （3）人皮質(zhì)股骨和n-HA／PA66復(fù)合材料兩相間的相互作用不是影響n-HA晶體結(jié)構(gòu)的主要因素，而溫度對n-HA晶體結(jié)構(gòu)的影響占主導(dǎo)地位。 （4）n-HA／PA66復(fù)合材料兩相間的相互作用中，n-HA和無定形態(tài)PA66之間的相互作用強(qiáng)于和晶態(tài)PA66之間的相互作用。 （5）人皮質(zhì)股骨和n-HA／PA66復(fù)合材料中，n-HA晶格內(nèi)均可能存在一定量的晶格水。 首次嘗試將自然人皮質(zhì)

8、股骨與40wt％和60wt％人工合成骨修復(fù)材料n-HA／PA66在相同條件下進(jìn)行體外SBF浸泡，通過比較體外浸泡行為及力學(xué)強(qiáng)度的變化來評(píng)價(jià)n-HA／PA66的仿生性能，提出了評(píng)價(jià)人工合成復(fù)合骨修復(fù)材料仿生性能的新方法，得到如下結(jié)論： （1）n-HA／PA66具有與人皮質(zhì)股骨相似的生物活性，在SBF中浸泡相同時(shí)間后，其表面沉積類骨磷灰石層的形貌和特性均與人皮質(zhì)股骨樣品接近。并且，浸泡前后40wt％n-HA／PA66樣品和人皮質(zhì)股骨