β-磷酸三钙/生物玻璃多孔复合支架的制备与强化研究

摘要

目前，许多种骨移植材料被用于修复骨缺损。组织工程的发展表明磷酸钙基人工骨是非常有前景的一类移植材料。因为它采用具有良好的生物相容性和可降解的多孔支架并且通过它们使细胞附着、分化和迁移。然而，磷酸钙基支架因其多孔性的需要和天然脆性限制了其在受力部位的应用。 针对这一问题，本文以β-磷酸三钙(TCP)为基体材料，生物玻璃(Bioglass)为粘结剂，首次采用物理发泡法制备具有三维孔隙结构，高孔隙率、可降解的具有生物活性和力学相容性的多孔β-TCP/Bioglass复合支架材料。首先研究了表面活性剂对物理发泡法制备的支架孔隙结构的影响。其次，研究了几个主要工艺参数如生物玻璃添加量、烧结温度和泥浆的固含量用来控制支架的孔隙结构和机械性能。本文也寻求在β-TCP/Bioglass复合支架中添加纳米羟基磷灰石(HA)来进一步提高支架的强度和韧性，并探讨强化和韧化机理。 研究结果表明，以Tween 80为泡沫稳定剂，生物玻璃添加量为20 wt％，泥浆固含量为55 wt％，烧结温度为1000℃，可成功制备具有三维的孔隙结构，孔径为750～850μm，孔隙率为～55.5％，抗压强度为4.83±0.2MPa的支架。在同样的工艺条件下，在β-TCP/20 wt％Bioglass的基体中添加4wt％的纳米HA颗粒，支架的抗压强度增加了2.9倍，达到了18.96±0.6MPa，韧性达到2.3±0.08 KN/m，它满足了骨组织工程对受力部位支架的要求。 本文不仅首次采用物理发泡法成功制备了用于骨组织工程受力部位的磷酸钙基多孔生物支架，而且对运用纳米HA颗粒强化多孔β-TCP/Bioglass复合支架进行了初步探索。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

第二章表面活性剂对多孔β-TCP/Bioglass支架孔隙结构的影响

2.1概述

2.2实验材料和方法

2.2.1实验材料

2.2.2 β-TCP的制备

2.2.3生物玻璃的制备

2.2.4松香皂化

2.2.5表面活性剂的起泡性能和泡沫稳定性评估

2.2.6支架的制备

2.3表征

2.3.1支架的孔隙度和密度测量

2.3.2透射电镜分析

2.3.3 X-RAY分析

2.3.4扫描电镜分析

2.3.5红外光谱特征测量

2.3.6孔隙度分布测量

2.4结果和讨论

2.4.1 β-TCP粉和生物玻璃粉性能表征

2.4.2表面活性剂的起泡能力评估

2.4.3表面活性剂对多孔支架的微观结构的影响

2.5小结

第三章多孔β-TCP/Bioglass复合支架的制备

3.1概述

3.2材料方法

3.2.1实验材料

3.2.2多孔复合支架的制备

3.3表征

3.3.1 XRD分析

3.3.2扫描电镜分析

3.3.3机械性能测试

3.4结果和讨论

3.4.1玻璃含量对支架的孔隙度和抗压强度的影响

3.4.2烧结温度对支架的孔隙结构和化学组份的影响

3.4.3固含量对支架的微观结构和机械性能的影响

3.5小结

第四章纳米HA强化韧化多孔β-TCP/Bioglaass复合支架

4.1概述

4.2材料和方法

4.2.1实验材料

4.2.2纳米HA的制备

4.2.3复合支架的制备

4.3表征

4.3.1 X衍射分析

4.3.2透射电镜分析

4.3.3扫描电镜分析

4.3.4机械性能测试

4.4结果和分析

4.4.1 HA粉末的性能表征

4.4.2纳米HA的含量对复合支架的组份的影响

4.4.3纳米HA的含量对复合支架的机械性能的影响

4.5小结

第五章结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文