β-偏磷酸鈣晶須-左旋聚乳酸骨折內(nèi)固定材料的制備與性能研究.pdf

1、左旋聚乳酸(Poly-L-lactide，簡(jiǎn)稱PLLA)具有良好的生物活性和生物相容性，其降解產(chǎn)物能參與人體的新陳代謝，無(wú)細(xì)胞毒性，是一種很有應(yīng)用前景的醫(yī)用可降解吸收高分子材料。但PLLA的力學(xué)強(qiáng)度衰減較快，在骨愈合期內(nèi)不足以實(shí)現(xiàn)對(duì)骨的內(nèi)固定；同時(shí)，聚乳酸的降解比較緩慢，達(dá)到完全降解至少需要2-3年。偏磷酸鈣(Calcium Metaphosphate，簡(jiǎn)稱CMP)材料具有良好的生物相容性和高力學(xué)強(qiáng)度，動(dòng)物植入及組織培養(yǎng)研究亦未發(fā)現(xiàn)毒性

2、反應(yīng)，但其高脆性限制了它在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用。本研究采用β型偏磷酸鈣晶須(β-CMPw)增強(qiáng)PLLA，制備力學(xué)性能和降解性能適宜的骨折內(nèi)固定材料。 采用玻璃結(jié)晶化方法制備β-CMPw。該法可獲得直徑為0.2-2μm，長(zhǎng)徑比達(dá)到20-50的晶須材料。實(shí)驗(yàn)得出了合成形貌完好的β-CMPw的適宜條件：原料中鈣磷比為0.85；采用ZrO<,2>晶核促進(jìn)劑能使大量晶體快速形成；以0.2mol/L的NaOH溶液作洗濾介質(zhì)以分離晶須和非晶相；

3、控制玻璃結(jié)晶化熱處理時(shí)間和洗濾時(shí)間分別為36h和48h。經(jīng)X-射線衍射分析(XRD)證實(shí)玻璃體的主要組成為β型偏磷酸鈣。玻璃結(jié)晶化熱處理溫度由玻璃體的差熱分析結(jié)果確定。同時(shí)，試驗(yàn)采用5wt％卵磷脂改性β-CMPw，表面接觸角測(cè)試結(jié)果表明經(jīng)卵磷脂改性后材料表面的疏水性得以改善。 當(dāng)采用溶劑澆鑄.模壓成型(Solvent Casting-Model Compressiving，簡(jiǎn)稱SC-MC)工藝制備β-CMPw/PLLA復(fù)合材料時(shí)

4、，使用平均粒徑為50μm-76μm的粉體，控制β-CMPw含量為50wt％時(shí)，得到了抗壓強(qiáng)度為80MPa，抗彎強(qiáng)度為40MPa，斷裂強(qiáng)度為170MPa的β-CMPw/PLLA復(fù)合材料；經(jīng)5wt％卵磷脂改性的β-CMPw與PLLA復(fù)合后材料的抗壓強(qiáng)度比未改性材料提高了約25％，斷面掃描電鏡照片顯示改性后的β-CMPw在PLLA中分布均勻。為了避免引入有機(jī)溶劑和進(jìn)一步提高強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)研究了粉末混合-模壓成型(Powder Mixing-Mod

5、el Compressiving，簡(jiǎn)稱：PM-MC) 工藝所制備材料的形貌和力學(xué)強(qiáng)度。結(jié)果表明：采用兩步溫度成型方法得到的25wt％β-CMP-75wt％PLLA樣品的抗壓強(qiáng)度為112.4MPa，比對(duì)應(yīng)的一步溫度成型的樣品高出約10個(gè)百分點(diǎn)；采取兩步模壓成型的25wt％βCMPw-75wt％PLLA材料的抗彎強(qiáng)度和彎曲模量分別為126.33MPa和4.3GPa，SEM觀察發(fā)現(xiàn)材料中僅有少量氣泡。透射電鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)照片

6、顯示β-CMPw經(jīng)人體模擬體液浸泡18天后表面有點(diǎn)狀刻蝕斑形成，降解28天后晶須形狀變得不規(guī)則，表面粗糙；降解4周時(shí)的紅外光譜圖表明β-CMPw表面生成了羥基磷灰石。β-CMPw/PLLA經(jīng)人體模擬體液浸泡后，強(qiáng)度在前8周內(nèi)幾乎沒(méi)有衰減。45wt％β-CMPw-55wt％PLLA樣品降解12周時(shí)抗壓強(qiáng)度降至初始值的88％，而降解20周時(shí)25wt％β-CMPw-75wt％PLLA的抗壓強(qiáng)度仍保持在100MPa以上。隨降解時(shí)間增加，PLLA

7、逐漸脫落，在材料中形成孔洞；凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)試結(jié)果表明β-CMPw/PLLA降解20周后PLLA的數(shù)均分子量降至20萬(wàn)左右，重均分子量下降了約32％；XRD圖譜顯示降解20周時(shí)β-CMPw/PLLA材料的表面成分主要為偏磷酸鈣和羥基磷灰石。 MTT比色結(jié)果顯示：β-CMPw材料組的OD值都比對(duì)照組的OD值高，并且隨MTT試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)，成骨細(xì)胞的吸收值逐漸增加，最大增長(zhǎng)率約為90％；β-CMPw/PLLA的SEM照片顯示培