用等静压技术制备多孔磷酸钙骨水泥组织工程支架及其结构和性能

摘要

磷酸钙骨水泥（Calcium Phosphate Cement，CPC）由于具有良好的生物相容性、自行固化性、可任意塑型性和体内降解性等优点而受到人们的关注，这些特点能够在很大程度上满足临床修复骨缺损对植入材料的要求，不但是一种应用前景广阔的的骨修复材料，而且也是一种制备组织工程支架较理想的材料。本文针对目前磷酸钙骨水泥组织工程支架强度过低的问题，通过可溶粒子造孔法，结合冷等静压技术，制备具有较高强度的多孔磷酸钙骨水泥骨组织工程支架材料；并模拟人体骨骼的基本结构，制备出具有层状结构的磷酸钙骨水泥组织工程支架。论文着重研究了等静压处理对支架材料结构与性能的影响。
　　 随着等静压力的提高，磷酸钙骨水泥基体的孔隙率下降，结构变得致密，材料的抗压强度提高。分别采用无毒、可溶解的氯化钠和谷氨酸钠晶体作为造孔剂，结合冷等静压技术，通过磷酸钙骨水泥水化固化和粒子溶出工艺制备出磷酸钙骨水泥多孔组织工程支架。结果表明，通过等静压成型处理，水化后溶出氯化钠和谷氨酸钠造孔粒子得到孔隙直径在100～450μm、孔隙率范围分别为67．66％～81．50％和69．15％～87．35％的支架材料。经过等静压处理，支架材料中微孔含量降低，大孔所占比例增大，同时材料的抗压强度有了明显的提高，但在孔隙率超过80％后，支架材料的强度仍然较低。因此，在此基础上，通过模拟骨组织的基本结构，制备出具有层状结构和圆柱状芯-壳型结构的磷酸钙骨水泥组织工程支架材料。支架材料由较致密的外层（壳）和多孔的内层（芯）构成，致密层的孔隙率为20．78％（其中孔隙为水化微孔）；大孔内层和芯的孔隙率分别达77．26％和80．9％（分别加入50 wt％的氯化钠和谷氨酸钠造孔剂）。研究表明，利用致密层的支撑作用，所制备的层状骨组织工程支架的强度显著提高。具有层状结构和芯-壳双层结构的磷酸钙骨水泥组织工程支架材料最大抗压强度分别可达9．06 MPa和6．01MPa。此外，通过进一步改进层状骨组织工程支架的制备工艺，有望制备出能满足实际应用的要求的新型骨组织工程支架。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 骨组织工程

1.2.1 人体骨组织的基本结构

1.2.2 骨组织工程的研究

1.2.3 骨组织工程支架材料

1.3 磷酸钙骨水泥组织工程支架

1.3.1 磷酸钙骨水泥材料

1.3.2 磷酸钙骨水泥组织工程支架研究进展

1.3.3 磷酸钙骨水泥组织工程支架存在的主要问题

1.4 本论文的研究目的、内容和意义

1.4.1 研究目的

1.4.2 主要的研究内容

1.4.3 研究意义

第二章 等静压处理对磷酸钙骨水泥结构和性能的影响

2.1 引言

2.2 冷等静压成型技术的特点

2.3 实验方法

2.3.1 磷酸钙骨水泥粉体的制备

2.3.2 磷酸钙骨水泥的等静压处理和水化工艺

2.3.3 组成和结构的表征及性能测试

2.4 结果与讨论

2.4.1 等静压处理对磷酸钙骨水泥物相的影响

2.4.2 等静压处理对磷酸钙骨水泥显微结构与孔隙率的影响

2.4.3 等静压处理对磷酸钙骨水泥性能的影响

2.4.4 等静压处理对磷酸钙骨水泥结构和性能影响的机理分析

2.5 本章小结

第三章 用等静压制备多孔磷酸钙骨水泥组织工程支架及其结构和性能

3.1 引言

3.2 实验方法

3.2.1 支架材料的制备

3.2.2 组成和结构的表征及性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 支架材料的相组成

3.3.2 支架材料的显微结构

3.3.3 支架材料的孔隙率

3.3.4 支架材料的力学性能

3.4 本章小结

第四章 层状结构磷酸钙骨水泥多孔组织工程支架的制备与表征

4.1 引言

4.2 实验方法

4.2.1 层状支架材料的制备

4.2.2 圆柱状芯—壳支架材料的制备

4.2.3 组成和结构的表征及性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 层状磷酸钙骨水泥支架材料的结构与性能

4.3.2 圆柱状芯-壳型磷酸钙骨水泥支架材料的结构与性能

4.3.3 分层增强的机理及意义分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢