生物活性陶瓷课件.ppt

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1、生物活性陶瓷2011-5-20一二三羟基磷灰石和多孔材料生物活性玻璃和磁性材料磷酸三钙和复合材料对十一种理想的骨修复材料首先应该具备的特性有：(1)生物相容性:可与骨直接进行化学结合,不阻止骨细胞在其表面的正常活性或干扰其周围骨细胞的自然生长过程对骨组织的分解吸收具有传导性；(2)机械耐受性；(3)生物降解性:在一定时间内被宿主骨替代,不影响骨组织的修复,无毒副作用；(4)诱导再生性：通过自身或添加骨诱导因素，刺激或诱导骨骼生长。羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2）优点：与人体骨骼晶体成份,结构基本一致HAP生物活性和相容性好,能与骨形成

2、很强的化学结合,用作骨缺损的填充材料,能为新骨的形成提供支架,发挥骨传导作用,是理想的硬组织替代材料。缺点:本身脆性高;抗折强度低,韧性和力学性能差等缺陷的限制,应用并不广泛。近来将ＨＡＰ作为涂层材料、复合材料及纳米材料来研究开发,获得了突破性的进展，HAP粉末的合成：1高温固相合成法：WANTAEKIM以Ca(OH)2-P2O5与CaO-Ca(OH)2-P2O5混合,干磨30min得到羟基磷灰石,原料里含有的水蒸汽通过扩散传质机制促进了反应的进行。6H3PO4+9CaO+Ca(OH)2→6CaHPO4+4Ca(OH)2+3H2O6CaHPO4+

3、4Ca(OH)2+3H2O→Ca10(PO4)6(OH)2+9H2O2液相合成法：包括水热合成法、溶胶-凝胶法、沉淀法、乳液剂法、超声波合成法、酸碱反应法、气溶胶分解法等等。逆相微乳液法合成羟基磷灰石纳米粒子：HongLi等用环己烷作为有机相，TX-100和戊醇作为表面活性剂，与Cacl2水溶液反应生成羟基磷灰石纳米晶。10CaCl2+6(NH4)2HPO4+8NH4OH→Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4Cl+6H2O在不同的有机相和无机相比例下,纳米粒子形貌不同。油-水乳液技术制备中空的羟基磷灰石微球Hae-HyoungLeeÆ等用有

4、机相中的羟基磷灰石TheHAslurryinthe混入包含表面活性剂的水相形成球形粒子，溶剂的快速蒸发使微球粒子形成中空结构，热处理后成为接近363lm的生物活性HA,成骨细胞能顺利的在其表面和空穴中生长。这种结构的材料有望于运用于骨组织工程的骨架模型，和直接作为骨缺陷的填充材料。多孔羟基磷灰石生物陶瓷无压烧结和热(等静)压烧结是制备致密HAP陶瓷的主要方法,多孔羟基磷灰石陶瓷受到了重视，这主要是由骨组织的特点所决定的。如果植入骨基质的替换物为骨单位提供支持框架,则骨单位可以此为依托生长,骨缺陷可以重建和修复，如果为骨缺陷提供的骨基质替换物在孔隙

5、形貌和结构上与骨单位及脉管连接方式相一致,则植入材料会促进骨组织的重建。多孔生物陶瓷的制备方法：1.1有机泡沫浸渍法1.2化学发泡法:是将在较高温度能够分解产生气体或发生化学反应产生气体的化学物质与羟基磷灰石粉体浆料混合成型,在一定温度下加热处理发泡再烧结产生大孔陶瓷,此过程要求成孔剂和发泡剂的残留物不影响陶瓷的性能和组成,或残留物经简单的水洗可以除去,常用的发泡剂是过氧化氢(H2O2)，利用H2O2分解产生气体而形成多孔HAP，也可以用聚乙烯醇缩丁醛或甲基纤维素作发泡剂。DEAN-MO等利用致孔剂聚乙烯醇缩乙醛纤维(PVB)制成孔径可控的多孔

6、羟基磷灰石材料1.3水热热压法：将化学计量的氢氧化钙和磷酸氢氨置于高压釜中,在一定的温度、压力下水热热压发生反应,产生的NH3形成多孔HAP中的大孔。1.4微波工艺法：在HAP粉体中混合无机物，如(NH4)2CO3压制成型后用微波工艺在ll50～1200℃下l～5min.可制气孔率<73％的多孔HAP。1.5骨架复制法:利用珊瑚的天然多孔结构制成种植体，是将环氧树脂添入珊瑚的空隙中，然后用酸等洗掉主要成分为碳酸钙的珊瑚骨骼，得到环氧树脂骨架，然后就可以将生物材料填充进骨架,然后进行灼烧，将环氧树脂的骨架去除，再进行烧结就可以得到具有与孔珊瑚完全相

7、同结构的种植体材料,填充进骨架的材料可以是钛、钒、等。1.6凝胶注模成型法;多孔HAP的特性1力学性能:多孔羟基磷灰石的生物力学性能取决于孔隙微气孔决定材料的降解速度,大气孔则可使骨组织长入孔。2骨结合特性：Klawitter等人的研究表明,当多孔陶瓷材料的内联直径在1501am时,纤维组织可以长入陶瓷的内部；孔径为40～1001am时,允许非矿物的骨样长入；孔径在15～401am时,已能为骨组织长入提供理想的场所。有研究表明,功能完善的羟基磷灰石植入材料的最小孔径为1001am,大于200m的孔径是骨引导的基本要求。3诱导成骨的特性较好:4生物

8、降解性多孔HAP具有生物降解性:在人体生理环境下，多孔HAP会发生物理化学溶解,这取决于材料的溶解产物及周围环境的pH值。此外一些生理因