α-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合骨水泥的制备及力载荷下的性能研究

α-磷酸三钙(α-tricalcium phosphate,α-TCP)是目前临床上理想的骨修复材料之一,其生物相容性良好且降解产物对人体无害,但力学强度较低。Wolf提出,人体骨骼在长时间接受外力时,会增大骨密度与坚硬强度,研究力载荷下材料的性能具有重要意义。研究以α-TCP为主,与α-半水硫酸钙(α-calcium sulfate hemihydrate,α-CSH)复合制备α-TCP/α-CSH(α-TCP占质量比为100%、95%、90%、85%、80%、75%),并模拟人骨受力状态,对其凝固时间、静态力学性能、动态力学性能、降解性能以及生物相容性进行了研究。结果表明:α-TCP质量比占95%的复合骨水泥材料其凝固时间为7 min;静态加载时抗压强度也为最大,对其进行动态循环加载,所能承受的峰值力最大;在降解过程中其降解率为负值,水化效果明显。认为α-磷酸三钙占比为95%的复合骨水泥材料性能较优,为该材料的临床应用研究提供理论实验依据。     

磷酸钙/BMP复合生物活性骨水泥水化性能及诱导成骨特性研究

采用微细α-磷酸三钙(α-TCP)粉料、辅助料与冻干牛骨形态发生蛋白(BMP)预先固相混合制备了新型磷酸钙(CPC)/BMP复合生物骨水泥.通过水化、凝固性能研究优化了配料成分、调和液和促凝剂组成;通过大鼠肌袋种植实验研究了骨水泥的异位成骨性能.结果表明:以α-TCP:CaHPO₄:CaO(0.95:0.025:0.025)为固相配料,以0.25mol/LNaH₂PO₄/Na₂HPO₄混合液([P]_T=0.5mol/L)作为调合液可制备性能优异的骨水泥材料,骨水泥初凝时间为6min,终凝时间为30min,固化强度达33MPa,达到临床手术的要求;α-TCP粉料粒度对骨水泥凝固性能影响显著,实验选用α-TCP粉料粒径d₅₀为1.3μm;骨水泥在Hank’s溶液中浸泡5天抗压强度可达最大值;骨水泥块经浸泡后内部生成针状羟基磷灰石晶体的网状结构.新型CPC/BMP复合骨水泥异位成骨作用明显,4周即能快速形成板层骨结构,证明该新型复合材料具有较强的诱导成骨活性.该生物活性骨水泥复合材料可望成为一类新型组织工程骨修复材料.     

鲍鱼壳对半水硫酸钙复合骨水泥的改性

半水硫酸钙复合骨水泥因其良好的可塑性和原位自固化性，在临床上有广泛的应用，但是其降解产物呈酸性不利于后续的骨组织再生。鲍鱼壳的主要成分是碳酸钙，可有效地调控骨水泥降解后微环境的pH。又因为其含有有机质因子和微量元素，大大提高了骨水泥的生物相容性。通过在骨水泥中加入鲍鱼壳，可注射性可提高到97.20%±0.28%,这主要是由于鲍鱼壳粉末的加入，影响了骨水泥的水化过程，延长了凝固时间(可达26.93±0.31 min)。另一方面，鲍鱼壳粉末阻碍半水硫酸钙晶体长大，使得复合骨水泥中半水硫酸钙晶体变小(从1.42±0.77μm到0.90±0.36μm),有效地缓解了复合骨水泥降解过程中pH的下降(从6.08±0.06到6.93±0.02),极大地提高了细胞存活率(从87.00%±1.60%到96.41%±1.44%)。因此，研究表明鲍鱼壳的加入在临床上是一种潜在地提高骨水泥生物相容性的有效手段。     

BMP/α-磷酸三钙生物活性骨水泥的BMP释放动力学及成骨性能研究

以骨组织工程学的方法制备了一种新型BMP/α-TCP复合骨水泥材料.通过体外蛋白质释放实验、强度实验及X射线衍射分析,考察了BMP在复合材料中的释放规律;通过组织学分析和X射线检查,研究了新型复合骨水泥材料对兔颅骨缺损的修复实验.结果表明:在模拟体内环境中,BMP自BMP/α-TCP复合材料中的释放规律符合Higuchi方程,BMP以扩散方式释放,BMF和α-TCP骨水泥复合后固化时间不受影响,BMP释放后材料强度随浸泡时间延长而增高,BMP释放4周后强度达到纯α-TCP骨水泥固化强度,X射线衍射分析表明材料向羟基磷灰石转化.骨缺损修复实验表明:新型骨水泥成骨能力强,能在短期内完全修复兔颅骨缺损.     

不同含锶量羟磷灰石无机骨水泥的制备及其对可注射性的影响

采用碳酸钙、碳酸锶和磷酸氢钙为起始原料,经高温固相反应合成制备了不同含锶量(0、5%、10%、15%和20%(原子分数))的羟磷灰石无机骨水泥粉剂,以丙烯酸-衣康酸共聚液和柠檬酸的混合液为骨水泥固化液,探讨不同含锶量对骨水泥可注射性的影响。结果表明,0、5%、10%和15%(原子分数)含锶量试样组的物相结构为含锶的羟磷灰石和α-TCP。20%(原子分数)含锶量试样组的物相结构则为含锶的羟磷灰石和β-TCP,并且不具有水化凝固的特性。随着含锶量的增加,骨水泥的注射性能也变得更好。当粉液比采用1.8g/g时,0、5%、10%和15%(原子分数)试样组骨水泥的可注射率分别达到46%、74%、100%和100%,由此表明锶的掺入可以明显提高羟磷灰石无机骨水泥的可注射性。     

新型可降解硫酸钙/聚酰胺复合材料的制备和表征

以6-氨基己酸(6-aminohexanoic acid,N6)和丁内酰胺(又名α-吡咯烷酮,α-pyrrolidone,α-P)为原料,通过6-氨基己酸熔融缩聚使丁内酰胺开环制备了一系列新型聚酰胺,优化选取6-氨基己酸与丁内酰胺摩尔比为7∶3的聚合物作为基体与硫酸钙(CS)复合,制备了新型可降解硫酸钙/聚酰胺复合材料。通过乌氏粘度计、万能力学实验机、红外光谱(IR)、差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和X光电子能谱(XPS)对其特性黏数、抗压强度及组成与结构进行了表征,并研究了复合材料在磷酸缓冲溶液(PBS)的体外降解性能。结果表明产物为具有酰胺键结构的聚合物,6-氨基己酸与丁内酰胺摩尔比为7∶3时聚合物既能最大程度地引入丁内酰胺又具有较好的力学性能。复合材料无机相与有机相之间存在化学键作用。体外降解实验表明本文合成的聚酰胺是可降解的;相比于聚合物,硫酸钙/聚酰胺复合材料具有更快的降解速率;随着硫酸钙含量的增加,复合材料的失重率增加;在降解过程中降解液pH值维持在6.6～7.4之间。由于复合材料既具备有机组分良好的力学性能又具备硫酸钙良好的生物相容性和降解性能,所以该硫酸钙/聚酰胺复合材料可望在骨修复领域得到运用。     

一种改进型透磷灰石骨水泥的初步研究

为了改善透磷灰石骨水泥的性能,使其更适用于临床,在传统透磷灰石骨水泥的基础上引入了α-TCP,测定了其理化性质,并进行了肌肉植入实验.α-TCP的引入延长了透磷灰石骨水泥的固化时间,提高了骨水泥的抗溃散能力,在一定程度上提高了透磷灰石骨水泥的pH值.植入肌肉实验对照表明,植入初期均有轻微炎症,含α-TCP骨水泥的炎症略轻,植入后期炎症反应均消失.     

硅烷化介孔硼硅酸盐生物玻璃微球对PMMA骨水泥生物活性和力学性能的影响（英文）

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥因具有良好的力学性能、适宜的凝固时间和低毒性等优点而在骨科手术中作为可注射型人工骨修复材料受到广泛的应用。然而，其生物惰性可能导致假体长期植入后产生无菌性松动。本研究采用模板法制备了介孔硼硅酸盐生物玻璃微球(MBGS),并用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS)对其进行改性,制备了MBGSSI。再将硅烷化介孔硼硅酸盐生物玻璃微球(MBGSSI)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥复合,制备了一种具有良好生物活性和力学性能的复合骨水泥。实验结果表明,由于γ-MPS与MBGS的结合主要发生在介孔微球的近表面,MBGSSI比MBGS具有更大的比表面积和更小的孔容积。与MBGS/PMMA复合骨水泥相比,γ-MPS可以改善复合材料中无机相和有机相之间的结合,因此MBGSSI/PMMA复合骨水泥的力学性能得到了改善,符合ISO 5833:2002对丙烯酸类骨水泥的力学性能要求。此外,在SBF溶液中浸泡42 d后, MBGS/PMMA和MBGSSI/PMMA复合骨水泥的表面均生成了羟基磷灰石(HA),证明复合骨水泥具有良好的生物活性。因此, MB...     

多元氨基酸共聚物/含锶硫酸钙复合材料制备及体外降解性能研究

通过原位聚合法制备了一种新型的骨修复材料——多元氨基酸共聚物/含锶硫酸钙复合材料(硫酸钙含量为40%(质量分数)),并研究了其体外降解性能,同时考察了掺锶对材料降解性能的影响。结果表明,未掺锶的多元氨基酸共聚物/硫酸钙复合材料降解速度过快,降解初期,降解产物对材料周围环境pH值影响较大;多元氨基酸共聚物/含锶硫酸钙复合材料具有良好的体外降解性能:在PBS溶液中浸泡12周后材料总失重达到26.62%;降解初期1周内,材料具有较高的降解速率,达到14.5%,溶液中的Ca2+、Sr2+浓度快速增加,pH值则降至最低,达到5.83;随着降解时间的延长,材料降解速度和降解液中Ca2+、Sr2+浓度趋于稳定,降解液pH值逐渐回升,基本保持在7.4左右;对复合材料表面沉积物分析发现其为羟基磷灰石,表明材料具有良好的生物活性。     

可注射镁基磷酸钙骨水泥的研究

采用MgO、KH₂PO₄、β-TCP、葡萄糖作为骨水泥的固相, 磷酸溶液作为液相, 制备可注射镁基磷酸钙骨水泥(IMPC)。考察液固比(LPR)、MgO含量、葡萄糖含量变化对IMPC胶凝性能和力学性能的影响。实验结果显示: 液固比和缓凝剂葡萄糖含量增大均会导致凝结时间变长和抗压强度下降, 但有益于可注射性; 随MgO含量增大, 凝结时间缩短, 可注射率降低, 但抗压强度提高。采用正交实验法确定MgO含量26wt%, 液固比0.30 mL/g, 葡萄糖含量6wt%时得到的IMPC综合性能良好, 水化过程缓和, 放热量低。该IMPC有望成为一种新型骨粘结材料。     

β-磷酸三钙/硅酸钙复合生物陶瓷的制备及性能研究

以β-磷酸三钙/硅酸钙(β-TCP/CS)纳米复合粉体为原料, 制备了质量比为50:50的β-TCP/CS复合生物陶瓷. 研究表明, 1150℃烧结5h得到的样品强度最好, 其致密度>96%, 晶粒尺寸约120nm, 强度达126MPa、同人体致密骨相当; 复合陶瓷在模拟体液中浸泡1天表面就全部被类骨羟基磷灰石层覆盖住, 28天的降解率达10.1%, 具有良好的生物活性和降解性. 研究结果显示β-TCP/CS复合生物陶瓷有望作为强度较好的可降解生物活性硬组织修复材料.     

基于介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球的可注射复合骨水泥

以溶胶-凝胶法制备的介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球(MBGS)作为固相, 海藻酸钠(SA)溶液作为液相,开发了一种可注射复合骨水泥。对MBGS中氧化硼/氧化硅的比例对其质构性能及骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的影响进行表征。实验结果表明, 随着硼含量的增加, MBGS的比表面积从161.71 m²/g增大至214.28 m²/g, 平均孔径以及总孔容也随之增长, 加速了玻璃相中钙离子的释放, 使得玻璃与SA的快速交联, 改善了骨水泥可操作性能和力学性能, 凝固时间由21 min缩短至9 min, 抗压强度由3.4 MPa提升至4.1 MPa, 体外矿化性能也随之提高。综合各方面性能表现, BC-30骨水泥兼具良好的可操作性能、力学性能和体外矿化能力, 是最合适的骨水泥组分。总之, 提高MBGS的质构性能是增强复合骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的有效方法。     

明胶微球玻璃基骨水泥的制备及性能研究

以生物活性SiO2-CaO-P2O5-CaF2系统玻璃粉末为基体,以磷酸铵溶液为固化液,添加明胶微球,制得了明胶微球多孔玻璃基骨水泥。将骨水泥于置37℃的生理模拟液(SBF)中浸泡后,利用pH计、XRD、SEM和力学试验机等对浸泡液的pH值和钙离子浓度,以及浸泡产物的晶相、显微结构和力学性能等进行了观测和分析。结果表明,明胶微球的加入使玻璃基骨水泥从高pH值降至略大于7.0的弱碱性,并加快了骨水泥对钙离子的吸收和羟基磷灰石(HAP)的生长,使玻璃基骨水泥体现出更好的生物活性。在明胶微球含量为5%(质量分数)时,浸泡后形成的骨水泥的孔隙率接近80%,而其抗压强度仍可达5MPa以上。     

β-TCP可注射骨水泥的制备工艺及性能研究

以自制β-TCP作为CPC固相粉体,以壳聚糖、柠檬酸、聚乙烯醇按一定的比例配置成溶液作为液相,设计正交试验以简化实验,从凝固时间和抗压强度两方面来确定该体系CPC的最佳配比,制备可满足临床需要的可注射磷酸钙骨水泥。并分析了各个组分对凝固时间和抗压强度影响。此外,通过细胞培养实验评价了最优条件下骨水泥的生物相容性。     

载黄芪多糖骨水泥的理化性能及体外细胞相容性研究

以纳米羟基磷灰石/壳聚糖(n-HA/CS)复合材料为原料,以适量的氧化钙和碳酸钙为促凝剂,选用适当的固化液,加入具有促进骨再生和愈合的中药--黄芪多糖(APS),制备了一种新型复合骨水泥,并对其固化时间,抗压强度,表面形貌和细胞相容性进行了分析和表征.结果表明,当黄芪多糖加入量由1%(质量分数)增加到5%(质量分数)时,复合骨水泥的初凝时间由(18.39±0.35)min延长到(28.55±0.96)min,而抗压强度由(15.97±0.92)MPa降至(10.55±0.33)MPa.体外药物释放结果表明,栽药骨水泥在pH=7.4的37℃模拟体液中可持续释放黄芪多糖4w以上.细胞可在其表面附着繁殖,体外细胞相容性良好.     

α—磷酸三钙—磷酸四钙生物骨水泥的研究

对α-磷酸三钙（α-TCP）-磷酸四钙（TTCP）体系的胶凝特性进行了研究。探讨了α-TCP/TTCP复合骨水泥的水化硬化过程、水化产物、水化反应动力学、反应转化率、硬化体微观结构等变化规律及强度变化的根本原因。     

β-磷酸三钙/聚L-乳酸与大鼠骨膜成骨细胞复合骨修复材料的研究

采用溶液浇铸-模压成型-沥滤方法制备了β-TCP/PLLA多孔支架材料, 将支架材料与大鼠骨膜成骨细胞复合获得新型组织工程骨修复材料. 通过抗压强度及压缩模量的表征研究了支架材料的力学性能; 采用SEM观测、MTT法、碱性磷酸酶活性及骨钙素分泌量检测细胞复合材料的体外成骨特性; 通过裸鼠肌袋种植, 以组织学方法评价细胞复合材料的异位成骨能力. 结果表明: β-TCP/PLLA多孔支架材料孔隙率可调, 孔径为100～00μm, 孔道相互贯通; 材料抗压强度和压缩模量随孔隙率的增大而降低, β-TCP复合PLLA后材料的力学性能高于同孔隙率的纯PLLA多孔材料; 复合支架材料适宜骨膜成骨细胞粘附和生长, 无细胞毒性; 骨膜成骨细胞复合β-TCP/PLLA支架材料的体外成骨特性良好, 且具有体内异位成骨能力.     

类生理环境下可降解纤维/磷酸钙复合骨水泥的性能与结构变化

采用生理盐水浸泡与肌肉埋植的方法分别研究了可降解纤维/磷酸钙复合骨水泥的体外力学性能、体内降解性能以及相组成、微结构随浸泡（或植入）时间的变化规律。浸泡结果表明:浸泡初期,纤维的加入一定程度上降低了复合骨水泥的抗压强度,但大大改善了其断裂韧性,而且抗弯强度略有增加;浸泡后期,复合骨水泥的抗压强度、抗弯强度、断裂功均明显下降。体内降解结果表明,随着植入时间延长,含纤维复合骨水泥的降解速率及其增加幅度均高于未掺纤维骨水泥。类生理环境下含纤维复合骨水泥力学性能、降解性能的变化与纤维的降解、材料微观结构的变化密切相关。      

含盐酸四环素α-TCP骨水泥的理化性能

对含有盐酸四环素的α-TCP骨水泥的理化性能进行了研究。盐酸四环素吸附和同钙离子螯合而结合到磷酸钙晶体表面,从而对磷酸钙骨水泥的水化过程产生影响。研究结果表明,盐酸四环素的加入一定程度上延长了骨水泥的凝结时间．但XRD分析显示并不影响α-TCP的最终的转化;同时改变了骨水泥固化体的晶体形貌和微结构,使形成的羟基磷灰石晶体由原来发散的针状晶转变为相互交织的条状和层状晶,这种晶体形貌的改变在一定盐酸四环素含量的条件下明显提高了骨水泥的抗压强度。     

Si-HA纳米粉体的超声共聚法制备及其骨水泥的力学性能

采用超声共聚法制备了含硅羟基磷灰石Si-HA纳米粉体,并用柠檬酸与丙烯酸制成的固化液与之按一定比例调制成含硅羟基磷灰石骨水泥Si-HAC.采用XRD和FESEM对Si-HA纳米粉体的晶相、粒度、结构和表面形貌进行了分析表征,并用万能材料试验机测定了所得Si-HAC骨水泥的力学性能.研究结果表明,将硅源TEOS加入到具有较强碱性的Ca(OH)2氨水前驱液中能有效避免TEOS的水解漂浮,使钙硅均匀混合;将超声空化作用施加于Ca(OH)2和H3PO4外加硅源的反应体系,进行超声共聚.能有效防止次生相的形成,合成的纳米粉体纯度高,结晶细腻而均匀;将硅掺杂的Si-HA纳米粉体与柠檬酸/丙烯酸固化液调制成Si-HAC骨水泥能有效提高其力学性能,尤以4%Si最佳.