硫酯钙复合碳酸钙骨修复填充材料的制备与性能的研究

摘要

目的：
　　 1．硫酸钙在人体内能够完全降解，但过快的体内吸收速率不仅导致填充材料力学丢失较快，而且容易导致修复部位出现炎性渗出液，影响到骨修复的治疗效果。本课题探讨将碳酸钙混入硫酸钙中来降低硫酸钙的降解率，并且寻找出添加合适比例的碳酸钙使其对硫酸钙本身的力学性能不产生影响。
　　 2．硫酸钙在人体内利于新骨的形成，但研究则表明，硫酸钙缺乏短时间内在PBS浸泡过程中诱导羟基磷灰石沉积的能力，表明这种材料的生物活性需要进一步改进。碳酸钙是骨组织的重要组成部分，且本身的Ca2+，CO32-是存在于正常人体液中，其具有良好的生物相容性，并有利于新骨的形成。本课题进一步探讨含一定比例的碳酸钙复合体是否可以刺激成骨细胞增殖、分化。
　　 方法：
　　 本研究采用分析纯硫酸钙在研钵中研磨，研磨后的粉体在150℃干燥烘箱中加热12小时，之后将粉体转至在60℃干燥烘箱中陈化6小时后取出，过300目筛，制得半水硫酸钙(CaSO4·1/2H2O)粉体。分析纯碳酸钙粉体同样在研钵中研磨，之后将粉体转至在60℃干燥烘箱中陈化6小时后取出，过300目筛，即得相同体积颗粒的碳酸钙粉体。二者粉体按照半水硫酸钙混合0、10％、20％、30％、40％、50％的碳酸钙球磨6小时取出，加入去离子水调成糊状后注入磨具中制成生物活性骨修复填充材料。复合体置于37℃、100％湿度恒温水浴摇床内养护1、7、14、21、28天后取出复合体，用无水乙醇脱水，室温干燥。1．干燥后用SEM观察复合体水化产物的断面微结构。2．取复合体的粉末在XRD下对样品进行物相鉴定。3．将复合体制成直径6mm，高12mm的柱状复合体并对其力学性能进行检测。4．将复合体制成直径6mm，厚度3mm的片状复合体放入PSB液体中浸泡1、7、14、21天后进行材料体外降解性能的检测。5．将复合体碾成粉末，并配成不同浓度浸提液(6.25、12.5、、25、50、100和200mg·mL-1)与成骨细胞共同培养，检测对成骨细胞增殖与分化方面的影响。
　　 结果：
　　 1．复合体在SEM观察结果：复合体在37℃、100％湿度恒温水浴摇床内养护7天后取出材料表面在SEM下的显微结构示碳酸钙含量在10％时能均匀的分散在硫酸钙晶体的表面上，随着碳酸钙含量增多其晶体容易与硫酸钙晶体形成团块状，使复合体结构变疏松。
　　 2.XRD鉴定物相结果：硫酸钙XRD示波峰明显，未出现杂质波，随着碳酸钙加入，出现碳酸钙波峰，并随着碳酸钙含量的增加，碳酸钙波峰增大，硫酸钙波峰减弱，同样未出现其他杂质波。
　　 3．力学性能检测结果：复合体放置37℃、100％湿度恒温水浴摇床内养护1、7、14、21、28天后取出材料，复合体养护1天时力学性能最低，随着养护时间延长7天时力学性能达到最强，但在14、21、28天时力学性能逐渐减弱，但减弱不明显，同时复合体力学性能随碳酸钙含量的增加而下降，但添加10％碳酸钙混合制成的材复合体力学性能未明显下降(P＞0.05)。添加20％、30％、40％、50％比例的碳酸钙后，材料力学性能下降(P＜0.05)。
　　 4．复合体体外降解性能的检测结果：硫酸钙降解迅速，21天内完全降解，添加10％碳酸钙混合制成的复合体，降解率有明显下降，在7、14天时比硫酸钙减缓50％左右(P＜0.05)，添加20％、30％、40％、50％比例的碳酸钙后，材料降解的降解率下降更明显。
　　 5．材料浸提液对成骨细胞增殖、分化方面的影响：含10％、20％、30％、40％、50％碳酸钙制得的复合体材料，材料浸提液浓度在6.25、12.5、25、50、100和200mg·mL-1与成骨细胞共同培养1、3、7天与硫酸钙比较，其间对成骨细胞增殖、分化无明显统计学意义(P＞0.05)。
　　 结论：
　　 1．在硫酸钙中添加碳酸钙不会改变硫酸钙晶体结构。
　　 2．含10％碳酸钙作为硫酸钙骨移植填充材料添加剂不影响硫酸钙的力学性能。
　　 3．含10％碳酸钙作为硫酸钙骨移植填充材料添加剂可以延缓复合体的降解，防止早期炎性渗出。
　　 4．碳酸钙作为硫酸钙骨移植填充材料添加剂，不影响成骨细胞增殖、分化。