聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥的体外溶解研究.doc

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1、聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥的体外溶解研究[摘要]采用聚L-乳酸（PLLA）和α-磷酸三钙（α-TCP）粉末制备PLLA/α-TCP复合粉末，此粉末具有比纯α-TCP更优良的力学性能。分别采用纯α-TCP和PLLA/α-TCP复合粉末制备骨水泥测试试样，经在生理盐水中浸泡，两种试样都基本全部水化后，通过对体外溶解过程中溶液pH值和Ca+浓度的测定，对其体外溶解性能进行研究。通过比较，可以看出聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥在生理盐水中pH>4.2，且Ca+浓度较高，有利于稳定相HA的形成，并且溶解活化能很低，溶解反应为扩散

2、控制。[关键词]聚L-乳酸；α-磷酸三钙；体外溶解；溶解动力学1.引言近年来，各国研究人员逐步采用各种方法来获得多孔的羟基磷灰石骨水泥基体作为组织工程支架材料。而对磷酸钙骨水泥的溶解和降解性能的研究，目前主要处于定性阶段[1]。因此，需要从更深入的角度来理解其物质结构和溶解行为的特点，为其在临床应用和支架材料的构件提供依据。对于聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥体系，聚L-乳酸在骨水泥固化过程中，可能会吸附到磷酸钙表面对其水化反应产生影响，从而改变了反应生成磷灰石晶体的形态与结构。这种改变可能同时影响到其表面与界面性能，并对其应用性

3、质产生影响。实验表明[2]，当PLLA在PLLA改性α-TCP骨水泥体系中的质量百分数为0.3%时，具有比纯α-TCP更优良的力学性能。本文将与α-TCP骨水泥比较，对聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥固化体体外溶解进行探讨，通过体外溶解过程中pH值和Ca+浓度的测定，对其体外溶解性能进行研究。2.材料和方法2.1原料CaCO3（自制高纯微细，d50=4.43μm）；H3PO4（分析纯，采用磷钼酸喹啉重量法测定含量）；聚L-乳酸（PLLA）（特性粘度：η>7g/ml，重分子量：Wm=620，000，由成都迪康中科生物科技有限公

4、司提供）；三氯甲烷、无水乙醇、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化钠等均为分析纯。2.2PLLA/α-TCP复合粉末制备2.2.1α-TCP骨水泥的制备：将磷酸溶液配成1.43M，自制高纯微细CaCO3与蒸馏水调和成固：液比=1：2的浆料。在25℃下搅拌磷酸溶液，按Ca：P=1.51：1在反应不冒槽的前提下将浆料在4min内快速加入，搅拌1min后停止，抽滤、洗涤（重复3次），干燥得到TCP前驱体。将TCP前驱体在1260℃下煅烧1h，采用骤冷方式制备高纯微细α-TCP粉末。2.2.2PLLA改性α-TCP骨水泥复合粉末的配制将0.2g

5、聚L-乳酸完全溶解于搅拌条件下的氯仿（40ml）中，搅拌时间约为5min。然后缓慢将4gα4-TCP粉末加入到超声波振荡和搅拌的聚L-乳酸和氯仿的混合体系中，反应5min。将此混合体系滴加到搅拌和超声波分散的无水乙醇中，5min后进行抽滤、无水乙醇洗涤（重复3次），在真空干燥箱常温真空干燥8h，取出轻力研磨，得到聚L-乳酸和α-TCP组成的复合粉末。将制备得到的复合粉末掺入纯α-TCP粉末中，通过调节掺入量可得到PLLA含量为0.3%的骨水泥粉末。2.3骨水泥试样的制备分别称取适量α-TCP粉末和聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥粉

6、末，以1：4（ml/g）的比例用0.25MNaH2PO4/Na2HPO4缓冲溶液(pH=7)调和后，用直径4.66mm的自制模具成型，制成高约6mm的柱状试样。2.4骨水泥固化体体外溶解实验准确称取9gNaCl（分析纯），完全溶解于1000ml蒸馏水中，配置成生理盐水。将1.78gα-TCP骨水泥试样和2.05g聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥试样按固液比62.5/1用尼龙细丝悬挂于分别装有95.6ml、102.0ml生理盐水的密闭广口瓶中，在37±1℃的恒温水浴中降解。实验过程处于闭光状态。2.5表征及测试方法2.5.1pH值测

7、定在预定时间用65-1型pH复合电极测定溶液体系的pH值。2.5.2Ca2+浓度测试在每次测定pH值时，分别用微量注射器取0.1ml体系溶液，然后稀释40倍，用ICP光谱法测定其Ca2+浓度。3.结果与讨论3.1pH值测定图1是两种体系溶液pH值随时间变化图。由图可以看出两种体系溶液pH值随时间推移逐渐降低，起始速率较大，而后降低速率逐渐减小，最终趋于平衡。其中聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥试样在生理盐水中溶解的pH值低于α-TCP骨水泥试样在生理盐水中溶解pH值。这是因为α-TCP骨水泥（α-Ca3（PO4）2）在生理盐水中浸

8、泡发生水化，与水中的OH-结合，逐渐转变为羟基磷灰石（Ca10（PO4）6（OH）2，HA），使得溶液体系pH值不断降低。当反应达到平衡时，pH（>6.4）趋于稳定。而聚L-乳酸改性α-TCP骨水泥体系中的聚L-乳酸发生水解生成呈酸性的乳酸，使得此体系pH