基于碳骨架的多孔醫(yī)用金屬材料制備與性能表征.pdf

1、醫(yī)用多孔金屬材料,由于獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)可以在避免應(yīng)力遮擋效應(yīng)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)生物固定,近年來(lái)受到人們的關(guān)注,并取得了較好的臨床結(jié)果,但是它們具有一些與生俱來(lái)的局限,比如低的孔隙度和相對(duì)高的彈性模量。金屬鈀和金屬銀具有優(yōu)異的耐蝕性和良好生物相容性,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。銀還有獨(dú)特的抑菌性能,被作為抗菌劑廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健和疾病治療。但是,目前尚未見(jiàn)多孔鈀和多孔銀的研究報(bào)導(dǎo)。
　　本文設(shè)計(jì)了具有三維貫通孔隙結(jié)構(gòu)的多孔碳骨架,通過(guò)化

2、學(xué)鍍、電鍍的方法在其上制備金屬鈀(銀)層,通過(guò)對(duì)化學(xué)鍍和電鍍工藝參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整,最終獲得孔隙結(jié)構(gòu)可調(diào)的多孔鈀(銀)的新型多孔金屬材料,并對(duì)多孔鈀(銀)的孔隙結(jié)構(gòu)、物相組成、壓縮行為和生物相容性進(jìn)行表征,此外還研究了多孔銀的抗菌性能。
　　研究結(jié)果表明,以不同孔徑的聚氨酯海綿為基體,經(jīng)過(guò)酚醛樹(shù)脂處理及固化,制得的固化泡沫在1100℃真空條件下熱解,成功制備了類似泡沫狀結(jié)構(gòu),孔徑尺寸287~2020μm的多孔碳骨架,制得的多孔碳骨架

3、是一種典型的短程有序的非石墨化玻璃炭材料。1100℃熱解使固化泡沫在軸向和徑向尺寸產(chǎn)生14~15％的收縮,兩個(gè)方向上的收縮是同步的,總體收縮量基本保持相等。孔徑55ppi的聚氨酯海綿經(jīng)酚醛樹(shù)脂處理固化后1100℃真空熱解,所得的多孔碳骨架孔隙率高達(dá)95%,孔隙貫通,平均孔徑為602±93μm,可作為后期化學(xué)鍍、電鍍的多孔基體材料。制得的多孔碳骨架具有較低的細(xì)胞毒性,顯示了優(yōu)良的生物安全性能。
　　以多孔碳骨架為基體,通過(guò)化學(xué)鍍鈀、

4、電鍍鈀工藝成功制得多孔鈀。通過(guò)對(duì)各工藝參數(shù)的研究,確定優(yōu)化制備工藝為:化學(xué)鍍鈀PdCl22g/L,N2H410ml/L,EDTA60g/L,NH4OH340ml/L,pH11,Ce添加劑1.5g/L;電鍍鈀電流密度1.5A/g,pH值9.0,溫度50℃、糖精添加劑2.5g/L。使用優(yōu)化制備工藝通過(guò)調(diào)整電鍍時(shí)間制得了孔隙度82.9%~63.5%,表觀密度91.7~319.6mg/cm3,孔徑尺寸500~600μm的高度貫通類似松質(zhì)骨的多孔

5、鈀,制備的鈀鍍層為面心立方鈀單質(zhì)。多孔鈀的孔隙度、表觀密度和平均孔徑尺寸,均與天然松質(zhì)骨接近。多孔鈀的彈性模量為11.5~67.6MPa,與股骨和脊柱部位的松質(zhì)骨的彈性模量相匹配。多孔鈀在模擬體液條件下離子溶出量較低,顯示了較低的細(xì)胞毒性。制備的多孔鈀可作為潛在的植入器械表面多孔涂層應(yīng)用于齒科種植體或人工關(guān)節(jié)植入器械中。
　　以多孔碳骨架為基體,通過(guò)化學(xué)鍍銀、電鍍銀工藝成功制得多孔銀。通過(guò)對(duì)各工藝參數(shù)的研究,確定優(yōu)化制備工藝為:化

6、學(xué)鍍銀AgNO316g/L,NH3H2O80ml/L,NaOH12g/L,C6H12O621g/L,C2H5OH75ml/L;電鍍銀4A/g,pH值9.0,溫度25℃。使用優(yōu)化制備工藝,通過(guò)不同的電鍍時(shí)間,成功獲得孔隙度68%~81%,表觀密度13.1~97mg/cm3,平均孔徑387~575μm的多孔銀。制備的多孔銀為面心立方銀單質(zhì),具有高度貫通類似松質(zhì)骨的孔隙結(jié)構(gòu);孔隙度、表觀密度和平均孔徑尺寸,均與天然松質(zhì)骨接近。不同孔隙度多孔銀