β-磷酸三钙多孔陶瓷的制备及其生物活性评价

摘要

β-磷酸三钙的化学式为β-Ca3(PO4)2，英文名称为β-Tricalcium Phosphate，简称β-TCP。它不但具有良好的生物相容性，而且具有优异的生物活性和生物降解性，植入体内以后能被新生骨组织取代，在骨组织工程领域发挥着巨大的作用。因此，研究β–TCP多孔陶瓷的制备方法并评价其生物活性具有现实意义和实用价值。 本文重点对以下几个方面进行了研究：首先分别用化学共沉淀法、超声化学法和溶胶-凝胶自燃烧法合成了β–TCP粉体，同时还对产物的Ca、P摩尔比的测定方法进行了探索；然后制备了β-TCP多孔陶瓷并评价了其生物活性。 采用化学共沉淀法合成β–TCP粉体时，通过正交实验，考察了反应物钙磷源配比、反应温度、pH值、反应时间等因素对β–TCP粉体的纯度、物相结构及粒径的影响，确定了最佳实验条件；在化学共沉淀法的基础上，本文首次采用超声化学法合成了针状β-TCP纳米粉体，对比研究了超声化学法与化学共沉淀法在粉体的结晶效率、合成产率等方面的差别；本研究还创新性地探讨了柠檬酸溶胶-凝胶自燃烧法制备β-TCP纳米粉体的工艺及反应机理。对三种方法合成的产物分别进行了物相、形貌和粒径分析，产物的钙含量用改进的EDTA容量法测定，磷含量用创新的磷钼蓝分光光度法测定。 然后用合成的纳米粉体制备了β-TCP多孔陶瓷，考察了无机致孔剂的用量对β-TCP多孔陶瓷的孔径大小、分布均匀性的影响。采用体外模拟实验对β-TCP多孔陶瓷的降解性和生物活性进行了科学的评价，分析了β-TCP多孔陶瓷的成孔规律和经模拟生理体液SBF静态处理前后β-TCP多孔陶瓷的表面微观变化。 结果显示：分别用化学共沉淀法、超声化学法与溶胶-凝胶自燃烧法均能制得高纯度、结晶良好的β-TCP粉体，但超声化学法与溶胶-凝胶自燃烧法制得的β-TCP粉体成分更均匀、颗粒尺寸更小（<100nm）且分布范围更窄，并且二者均克服了化学共沉淀法洗涤困难的缺点。当加入致孔剂木炭粉的量为20％时，制备的β-TCP多孔陶瓷比较理想，孔分布比较均匀，孔径更适合骨组织长入。所得的多孔试样在SBF中浸泡不同时间后，其失重率测试结果表明β-TCP多孔陶瓷在SBF中能够缓慢降解；SEM照片与XRD图谱显示，浸泡后样品表面出现了羟基磷灰石和碳酸羟基磷灰石，这说明β-TCP多孔陶瓷具有生物活性，并具有一定的骨诱导性和成骨能力。