復相磷酸鈣在醋酸鹽緩沖溶液中溶解行為研究.pdf

1、磷酸鈣由于其在化學組成和生物性能上與骨骼無機相具有相似性而廣泛地應(yīng)用作骨組織替代材料。目前對磷酸鈣的研究熱點之一是其生物降解性的應(yīng)用，比如骨組織工程支架材料、修復材料等。不同的應(yīng)用用途和植入環(huán)境等對磷酸鈣材料的生物降解速率要求不同，而目前已有單相磷酸鈣材料的生物降解速率過快或過慢，可調(diào)節(jié)程度很小。因此，研究和開發(fā)出生物降解速率和形貌變化可調(diào)節(jié)的磷酸鈣材料已成為當前生物材料界一個具有挑戰(zhàn)性的課題。 在磷酸鈣材料中，完全化學計量比的

2、羥基磷灰石(HA)生物降解能力很弱。磷酸三鈣(TCP)具有較好的生物相容性，與骨結(jié)合性好，無排異反應(yīng)，但溶解過快。TCP具有與HA不同的生物性能，最大的區(qū)別就是TCP可以發(fā)生生物降解，植入體內(nèi)可以被生物吸收，并且α-TCP的溶解速率大于β-TCP。要使磷酸鈣具有生物降解能力可調(diào)性，將上述幾種材料復合成復相磷酸鈣是一種有效途徑。 按生物環(huán)境下細胞尺度在微米級別上，因此，將不同晶相的晶粒形成一個納米結(jié)構(gòu)化的團簇(即在幾百納米～微米范

3、圍內(nèi)各相均勻分布的納米晶粒團聚體)，這樣才能有效地發(fā)揮出復相調(diào)節(jié)生物降解速率的效能。因此，本論文采用將不同生物降解速率的磷酸鈣形成納米結(jié)構(gòu)化復相材料以及與單相磷酸鈣相結(jié)合的研究思路，來實現(xiàn)磷酸鈣材料的生物降解速率在一定范圍內(nèi)、連續(xù)調(diào)節(jié)的目的。通過形成Ca/P比可控的無定形磷酸鈣先驅(qū)體，經(jīng)動力學上控制(如熱處理)的技術(shù)路線，制備出所需單相磷酸鈣和納米結(jié)構(gòu)化復相磷酸鈣材料。在此基礎(chǔ)上，本文對單相磷酸鈣，納米結(jié)構(gòu)化復相磷酸鈣材料的制備方法、生

4、物降解特性進行了系統(tǒng)的研究。 本論文在下列方面開展了研究工作： 1.單相磷酸鈣和納米結(jié)構(gòu)化復相材料的制備 以不同Ca/P比的無定形磷酸鈣為先驅(qū)體，經(jīng)過動力學上的控制形成單相或復相磷酸鈣；利用無定形磷酸鈣初次顆粒具有40～100nm的特點，保證能形成具有均勻調(diào)控性能的、納米結(jié)構(gòu)化的復相磷酸鈣顆粒。 將Ca/P比為1.5的ACP經(jīng)800℃、1小時熱處理后可獲得α-TCP單相粉末；經(jīng)900℃、1小時熱處理后可獲

5、得β-TCP單相粉末。將Ca/P比為1.5的ACP在800～900℃范圍內(nèi)1小時熱處理后，可形成α/β復相粉末，其β-TCP相含量隨溫度升高從0％至100％任意可調(diào)。 將由碳酸根加入引起Ca/P比不同的ACP在800～900℃范圍內(nèi)1小時熱處理法后可獲得三相含量不同的α/β/HA復相粉末。當碳酸根加入量＜15mol％(碳酸根相對于磷酸根的摩爾比)，只能形成α-TCP單相或α/β復相粉末；當碳酸根加入量＞60mol％，只能形成HA

6、單相粉末；當碳酸根加入量15mol％～60mol％范圍內(nèi)，其HA相含量隨碳酸根加入量升高從0％至100％任意可調(diào)。而且制得的α/β-TCP和α/β/HA復相粉末具有納米結(jié)構(gòu)化復相團簇結(jié)構(gòu)。 由ACP作為先驅(qū)體，能制備出α-TCP、β-TCP和HA單相納米粉末，也能制備出這些磷酸鈣間的納米結(jié)構(gòu)化復相磷酸鈣，為制備高性能磷酸鈣材料提供了一種新途徑。 2.單相磷酸鈣和納米結(jié)構(gòu)化復相磷酸鈣的生物體外降解研究 采用pH值為

7、5.0的醋酸鹽緩沖溶液，將單相磷酸鈣和納米結(jié)構(gòu)化復相磷酸鈣粉末在該溶液中浸泡，采用磷酸鈣溶解定點分析鈣離子濃度實驗與磷酸鈣溶解連續(xù)實時測試pH實驗相接合的方法，測量不同浸泡時間的液體中Ca2+和PO43-的濃度，研究該材料的生物體外降解特性。 實驗結(jié)果表明：這些粉末的生物體外降解速率由大到小的順序為：α-TCP＞α/β-TCP＞β-TCP＞α/β/HA＞HA；納米結(jié)構(gòu)化復相磷酸鈣顯示出降解速率可調(diào)性和形貌可調(diào)性，以及優(yōu)勢互補的特