β-磷酸三鈣-α-半水硫酸鈣復(fù)合人工骨的水熱合成工藝及降解性能研究.pdf

1、背景及目的：
　　 無機植骨材料的自固化性能及降解與成骨速度調(diào)控是目前研究的熱點。目前的多孔β-磷酸三鈣(β-TCP)有較好的成骨速度，降解緩慢，無自固化性能，無松質(zhì)骨的天然孔隙結(jié)構(gòu)。α-半水硫酸鈣(α-CSH)有自固化性能，降解速度快。復(fù)合人工骨可保留單一材料的優(yōu)點，同時彌補其不足。我們將β-TCP和α-CSH兩種材料復(fù)合，以期制備一種具有自固化性能，具有天然孔隙結(jié)構(gòu)，同時可調(diào)節(jié)其降解速度的復(fù)合人工骨(COB)顆粒。探討新型的

2、β-TCP/α-CSH多孔顆粒型復(fù)合人工骨的水熱合成制備工藝，在β-TCP表面同步合成α-CSH的同時，實現(xiàn)對其孔隙結(jié)構(gòu)的控制。通過研究其體外和體內(nèi)降解機理，反饋指導(dǎo)β-TCP/α-CSH復(fù)合人工骨的制備工藝，使其植入骨內(nèi)的降解速度與骨缺損修復(fù)的成骨速度相匹配，以獲得理想的骨缺損修復(fù)效果。
　　 材料及方法：
　　 1.以健康牛股骨為原料，采用XRD和掃描電鏡檢測不同濃度磷酸二氫胺浸泡劑和不同煅燒處理工藝對羥基磷灰石(H

3、A)向β-TCP轉(zhuǎn)變過程的影響，探討牛松質(zhì)骨制備多孔近單相β-TCP顆粒的動力學(xué)規(guī)律。
　　 2.二水硫酸鈣粉末在額定壓力和溫度下，加入不同比例硫酸鋁和檸檬酸鈉復(fù)合轉(zhuǎn)晶劑，在水熱釜中水熱合成α-CSH，采用XRD對成分進行鑒定，用掃描電鏡觀察分析不同比例硫酸鋁和檸檬酸鈉復(fù)合轉(zhuǎn)晶劑對合成α-CSH形貌、粒度的影響規(guī)律及作用機制。
　　 3觀察水熱合成工藝參數(shù)對α-CSH在β-TCP多孔顆粒表面異相形核、長大、分布方式的影響

4、規(guī)律，實現(xiàn)對β-TCP/α-CSH復(fù)合人工骨中孔隙結(jié)構(gòu)的控制。采用掃描電鏡、XRD檢測復(fù)合人工骨的理化特性，并用壓汞儀測定復(fù)合人工骨的孔隙率。
　　 4.按照相應(yīng)的固液比混合后，檢測所制備的β-TCP/α-CSH不同配比的復(fù)合人工骨(根據(jù)β-TCP/α-CSH=70/30；50/50；30/70，分別稱為COB1、COB2、COB3)在體外的固化時間、固化強度，并采用XRD檢測其固化后材料的相組成，用SEM觀察其固化后的材料斷面

5、結(jié)構(gòu)。
　　 5.將COB1、COB2、COB3制備成為12×8mm的圓柱狀試件，觀察其在體外模擬體液中的pH值變化，并檢測其不同時間點的材料降解率和強度變化。
　　 6.距股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面4mm處制備兔雙側(cè)股骨下端干骺端10×5mm包容性骨缺損模型，用相同大小的β-TCP、α-CSH、以及COB1、COB2、COB3顆粒填充缺損，空白對照組不充填任何材料，分別于術(shù)后4、8、12、16周各處死12只兔子，采用X線、鉬靶照相

6、、Micro-CT、組織學(xué)及組織形態(tài)測定術(shù)觀測植入材料的降解成骨情況，分析其降解的機理及影響因素。
　　 結(jié)果及結(jié)論：
　　 1.牛松質(zhì)骨經(jīng)合適的煅燒處理可獲得近單相的β-TCP顆粒，利用β-TCP顆粒與二水硫酸鈣粉末可以同步水熱合成β-TCP/α-CSH復(fù)合人工骨，同步實現(xiàn)對β-TCP多孔顆粒進行孔隙表面改性，調(diào)控復(fù)合人工骨的孔隙結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外尚未見類似報道。
　　 2.復(fù)合人工骨有松質(zhì)骨天然相通的的大孔/微孔結(jié)

7、構(gòu)，孔隙率為50％左右。
　　 3.復(fù)合人工骨顆粒能夠原位自固化，固化強度與松質(zhì)骨強度接近，符合修復(fù)非負(fù)重部位腔隙性骨缺損的需要。
　　 4.體內(nèi)、體外實驗表明復(fù)合人工骨降解速率介于α-CSH與β-TCP之間，調(diào)節(jié)其成分配比，可調(diào)整其降解速度。三種復(fù)合人工骨中，COB2(β-TCP/α-CSH=50/50)最佳。
　　 5.復(fù)合人工骨在腔隙性骨缺損內(nèi)骨長入良好，其成骨性能優(yōu)于單純α-CSH及β-TCP。