生物活性可降解颈椎椎间融合器的研究与制作

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1、第一军医大学硕士学位论文生物活性可降解颈椎椎间融合器的研究与制作姓名：吴广森申请学位级别：硕士专业：骨科学指导教师：靳安民20030515缩略词对照表(Abbreviation)生物活性可降解颈椎椎问融合器的研究与制作中文摘要目的通过开环聚合和化学共沉淀法制备相对高分子量的PLLA和HAp晶体粉末，测试它们的基本理化性能；以氯仿为溶剂，将超细微HAp粉末按比例分散在PLLA的氯仿溶液中，用溶液一超声分散法合成不同组分(50／50、35／65、15／85、0／100)的}iAp／PLLA复合材料，热压模铸并车削加工成一定规格的颈

2、椎椎间融合cage样件，对其基本生物学性能和体内外降解特征进行研究，选择并制备出性能良好的生物活性可降解颈椎椎问融合器。方法一．原材料的制备和表征(一)相对高分子量PLLA的制备1．国产L一乳酸在催化剂氧化锌的作用下脱水、缩聚成相对低分子量的聚L～乳酸，减压并高温裂解得LLA。2．用乙酸乙醅重结晶的丙交酯单体在引发剂作用下真空聚合生成PLLA粗品。3．将聚合物租品用氯仿溶解、甲醇中沉淀过滤，真空干燥后底精品PLLA。(=)超微HAP粉末的制备1．在pH为9、反应温度50"C、反应时间7小时条件下，使0．3％的H。P0。溶液和C

3、a(oH)。悬浮液发生中和反应，负压抽滤并真空干燥得产物HAp。2．生成物HAp在8004C下高温煅烧3h，研磨过175um筛制得HAp超微粉。(三)原材料的表征1．粘度法测算PLLA分子的粘均分子量，并对其分子的旋光度、核磁光谱和金属元素成份进行分析。2．x一射线衍射(XRD)分析法测定HAp的晶相特征，比重瓶法测算HAp的密度和比重。二．HAD／PLLAcage的制作及性能测定(一)HAp／PLLA复合材料的共混复合以氯仿为溶剂，将超细微HAp粉末按比例分散在PLLA的氯仿溶液中，用溶液一超声分散法合成不同组分(50／50

4、、35／65、15／85、0／100)的HAp／PLLA复合材料。(二)HAD／PLLAcage的模铸加工1．在模铸温度为170"C、压力IOMPa、恒压15分钟条件下，将粉碎后的HAp／PLLA材料在干燥柱形模具中热压成圆柱形棒材。2．将压成圆柱形棒材在普通车床上车削加工成螺柱状空心cage。(三)HAD／PLLAcage的性能测定1．粘度法HAp／PLLA复合材料热压前后粘均分子量测定。2．HAD／PLLAcage初始力学强度分析，测定不同组分cage样件的初始生物力学强度和弹性模量。3．用扫描电子显微镜对姒p／PLLAc

5、age表面进行分析观察。4．不同组分的HAp／PLLAcage体内外降解性能测定，样件的力学性能、失重率、和粘均分子量进行分析比较。结果一．用国产L一乳酸缩聚产物LLA开环聚合后制得的PLLA粗品经甲醇溶解沉淀得精PLLA的分子量为318．363KDa。合成相对高分子质量PLLA的最佳条件是单体LLAFJI发剂异辛酸亚锡的摩尔比为8000／1，反应温度130℃，反应时间48h。二．用化学液相一沉淀法制得的HAp材料具有较理想的结晶度，HAp材料Ca／P(摩尔比)=1．67，密度为2．499／cm。H3P04和Ca(0H)z的最

6、佳反应浓度分别为0．3％和0．5mol／1，反应温度60。C，反应液pH值9，反应时间7小时。三．用溶液一超声分散法合成密度均匀的HAp／PLLA复合材料，热压模铸法制备颈椎椎间融合cage的最佳压制温度为1709C、压力IOMPa、压力保持时间15分钟。四．HAp／PLLAcage特征与成份比重有显著相关性：PLLA比重增大，材料的粘均分子量、初始力学强度和弹性模量均相应增高，而降解速度缓慢；HAp／PLLAcage降解速度与降解时间呈类反比曲线特征：前16周降解较快，24周后速度减缓；五．组分为35／65的}IAp／PLL

7、Acage体内降解速度快于体外降解，在体内降解40周的整个过程中表现出足够的生物力学性能(0。>94．7MPa)。结论一．利用国产左旋乳酸可以制得高光学活性的PLLA。二．利用化学液相共沉淀法和高温烧结可以制得高结晶度的}iAp。三。利用溶液超声分散法可以合成密度均匀的眦p／PLLA复合材料。四．HAp／PLLA复合材料的热压模铸、车床车削可以加工成形螺纹柱状、锥度为8。的空心颈椎椎间融合cage。五．35／65组分的／-fAp／PLLA复合材料制各的颈椎椎间融合器(cage)，具有优良的初始生物力学性能和体内外降解特征，结合

8、临床要求，是其中的最优选择。关键词：生物活性材料：左旋聚乳酸；羟基磷灰石：颈椎椎间融合器4Studyandfabricationofbiodegradablepolymer(HAp／PLLA)cageofcervicalintervertebraifusionAbstract