生物玻璃增强多孔βtcp支架的制备和力学性能及生物学性能研究

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1、中文摘要磷酸三钙基生物陶瓷在医学和牙科方面的应用已有二十多年了。其中13．磷酸三钙(13．TCP)在骨移植领域发挥了重要的作用，其Ca／P比(1．66)相近似，而且合成的陶瓷材料具有多孔性，骨组织可借陶瓷为支架甚至利用其中的Ca、P成分，在陶瓷周围及其孔隙中形成骨组织，达到骨缺损修复的目的。但是临床应用表明，由于13．TCP多孔陶瓷的强度较低使其应用受到一定的限制。本研究采用固相反应法制备(13．TCP)粉体，通过有机泡沫浸渍工艺制备具有优良孔结构的多孔13一TCP生物陶瓷，利用Na20．MgO—CaO—P205生物玻璃来增强多孔支架，并通过体外细胞培养实验和动物

2、体内植入实验来评价多孔支架的生物相容性。采用热重一差示扫描量热法(TG．DSC)、X射线衍射(XIm)、扫描电子显微镜(SEM)等现代分析测试技术对多孔支架的相组成、微观结构、抗压强度及孔隙率进行分析表征。研究了不同生物玻璃制备工艺对有机泡沫浸渍工艺及多孔支架微观结构的影响及不同生物玻璃含量对多孔支架抗压强度和孔隙率的影响。并初步探讨了生物微晶玻璃的增强机理。对淬冷玻璃在800℃进行热处理2h后，焦磷酸钠消失而有利于成型。SEM观察多孔体的显微形貌结果显示，适当的生物玻璃制备工艺可以制得孔隙率高，大孔相互贯通，孔壁上分布有孔径小于5um微孔的良好孔结构的多孔生物陶

3、瓷支架。通过研究不同生物玻璃添加含量对多孔烧结体抗压强度及孔隙率的影响，确定制备工艺中生物玻璃的质量含量为20％。通过扫描电镜观察分析BG／13．TCP的断面及表面结构初步研究了生物玻璃的增强机理。结果表明，固溶反应加速了烧结致密化过程，生物玻璃改变了13．TCP基体的晶粒结构，烧结体的断面结构中出现解理纹结构，增加了裂纹扩展功而有利于材料力学性能的提高。体外细胞培养实验和动物体内植入实验结果表明，多孔生物玻璃邝．磷酸三钙(BG／13．TCP)无细胞毒性，植入后成骨，生物相容性良好。关键词：CaO—P205生物玻璃；多孔B．TCP；增强；有机泡沫浸渍；ABSTI认

4、CTpcalciumphosphate(p-TCP)powderwaspreparedthroughsolidreactionmethodandtheporousbioglass／13-TCP(BO／p-TCP)scaffoldswasfabricatedbydippingmethodwithNa20-MgO-CaO-P20sbioglassstrengthed．Thecytotoxicityandbiocompatibilityofscaffoldswereevaluatedbyinvivoandinvitrotest．Thecompositionandmicr

5、ostructureofporous15-TCPscaffoldswereanalyzedbyXRDandSEM．Andtheinfluenceofthefabricationmethodofthebioglassonthemppingmethodandmicrostructurewasstudied．Theeffectsofthebioglasscontentonthecompressivestrengthandporosityoftheporousp-TCPscaffoldshasalsobeeninvestigatedinthispaper．Theresul

6、tsshowthattheadditionofbioglasshasnotchangethecompositionofthep-TCPmatrix．Thecalculationofthelatticeshowsthatthesolidsolutionreactionhasbeenoccurredduringthesintering．XRDanalysisresultshowsthatthecompositionofthequenchedandnaturecooledbioglasscontainNa4P207，whichhasadisadvantageeffect

7、onthepropertiesoftheslurry．After2hheattreatmentatthetemperatureof800"C，Na4P207disappeared．SEManalysisofthemicrostructureoftheporousBG／13-TCPshowsthatthefmeporestructurewithhighporosityandporeinterconnectivitycanbeobtainedthroughwellheattreatedbioglassatthetempemtureof300"Cduringthepre

8、parat