羥基磷灰石陶瓷人工骨制備工藝與結(jié)構(gòu)和性能的綜合研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái),制備和開(kāi)發(fā)能修復(fù)和再造受損傷的骨組織、滿足臨床需求的人工骨植入材料,一直是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的前沿課題。近年來(lái),人工合成的羥基磷灰石因其與人體骨組織成分相似、具有良好的生物相容性和生物活性而受到廣泛的重視,成為人工骨領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但目前的研究中對(duì)如何制備粒度可控、尺寸和形態(tài)接近人體骨和牙釉質(zhì)中納米磷灰石結(jié)晶的HA粉體以及制備氣孔率和孔徑可控、內(nèi)部導(dǎo)通良好的多孔羥基磷灰石陶瓷人工骨以滿足臨床多方面的需求,仍未能很好地解決。本文在

2、制備納米羥基磷灰石粉體及多孔羥基磷灰石陶瓷人工骨方面進(jìn)行了有益的嘗試,并取得了一定的研究成果。本文的研究?jī)?nèi)容可以歸納為以下幾方面: 1.本文用化學(xué)沉淀法合成納米羥基磷灰石粉體,采用兩種不同的反應(yīng)體系為研究對(duì)象:(1)用磷酸氫二銨和四水硝酸鈣作反應(yīng)前驅(qū)物,(2)用磷酸和氫氧化鈣作反應(yīng)前驅(qū)物合成納米HA粉體。研究了主要工藝參數(shù)對(duì)合成的納米羥基磷灰石粉體的純度、相結(jié)構(gòu)、粒度和形態(tài)的影響規(guī)律和影響機(jī)理,制備了顆粒尺寸接近人體骨和牙釉質(zhì)中

3、磷灰石納米結(jié)晶的HA粉體。 2.在Ca(NO<,3>)<,2>/(NH<,4>)<,2>HPO<,4>/H<,2>O體系下合成了納米羥基磷灰石粉體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,反應(yīng)的pH值和反應(yīng)時(shí)間是影響合成的粉體純度的重要參數(shù),pH<10時(shí)難以得到高純度的納米羥基磷灰石粉體,反應(yīng)時(shí)間不足時(shí)得到的產(chǎn)物是缺鈣磷灰石；反應(yīng)溫度是影響粒度和形態(tài)的主要因素.在25℃-37℃范圍內(nèi)合成了尺寸和形態(tài)接近人體骨中磷灰石結(jié)晶的納米羥基磷灰石顆粒,75℃下合成

4、了尺寸和形態(tài)接近牙釉質(zhì)中磷灰石結(jié)晶的納米羥基磷灰石顆粒。常溫下合成的納米羥基磷灰石粉體在700℃下煅燒后可以得到晶態(tài)良好、形狀接近球形、直徑50-55nm的納米羥基磷灰石顆粒。 3.在Ca(OH)<,2>/H<,3>PO<,4>/H<,2>O體系下了合成納米羥基磷灰石粉體.實(shí)驗(yàn)證明反應(yīng)前驅(qū)物的Ca/P摩爾比是影響合成的納米羥基磷灰石粉體純度的重要參數(shù),Ca/P摩爾比低于1.67時(shí)合成的粉體是缺鈣磷灰石；與上一種體系一樣,反應(yīng)溫度

5、也是影響粒度和形態(tài)的主要參數(shù).反應(yīng)溫度60℃ 時(shí)合成了顆粒尺寸和形態(tài)接近牙釉質(zhì)中磷灰石結(jié)晶的納米羥基磷灰石顆粒。比較發(fā)現(xiàn),兩種反應(yīng)體系下反應(yīng)溫度對(duì)納米羥基磷灰石顆粒的結(jié)晶尺寸影響趨勢(shì)存在一定的差別。 4.空氣環(huán)境下,化學(xué)沉淀法合成納米羥基磷灰石粉體時(shí)極易引入CO<,3><'2->離子。與人體骨的相結(jié)構(gòu)對(duì)比分析表明,人體骨磷灰石也含有CO<,3><'2->離子,因而化學(xué)沉淀法合成的納米羥基磷灰石粉體與骨磷灰石的成分接近。

6、 5.用造孔劑法制備了多孔羥基磷灰石陶瓷人工骨,選用熔點(diǎn)低的硬脂酸球形顆粒作造孔劑,解決了目前常用的有機(jī)造孔劑由于熱膨脹使多孔羥基磷灰石陶瓷人工骨內(nèi)部易產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明效果很好,硬脂酸顆粒是一種理想的造孔劑。 6.采用一種泡沫浸漬法和凝膠注模成型相結(jié)合的新工藝--泡沫浸漬凝膠成型工藝制備了氣孔率和孔徑可控、內(nèi)部導(dǎo)通良好、具有開(kāi)孔三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的多孔羥基磷灰石陶瓷人工骨。 該工藝包括以下幾個(gè)主要步驟:

7、 (1)一步法進(jìn)行粉體合成--漿料制備。用Ca(OH)<,2>和H<,3>PO<,4>合成粉體時(shí)得到的白色膠狀沉淀直接用于制備陶瓷漿料。 (2) 選用對(duì)羥基磷灰石有良好分散作用的聚丙烯酸鹽類陰離子型聚電介質(zhì)作羥基磷灰石陶瓷漿料的分散劑。本文選用聚丙烯酸銨作分散劑,實(shí)驗(yàn)證明分散效果良好。 (3) 通過(guò)調(diào)節(jié)二次涂覆次數(shù)得到密度可控的坯體,燒結(jié)后可以得到氣孔率和孔徑可控的多孔羥基磷灰石陶瓷人工骨。 本文選用開(kāi)