β-TCP对玻璃基骨水泥显微结构的影响

以生物活性玻璃粉末SiO2-CaO-P2O5系统玻璃、β-TCP和磷酸铵调和液均匀混合制得多孔玻璃基骨水泥,利用XRD、FTIR和SEM对多孔骨水泥的晶相、化学组成和显微结构进行了观察和分析,并对其显气孔率进行了测试.实验结果表明,随着浸泡时间的增加,β-TCP促进了HAP晶体的生成和完善,HAP晶体呈短柱状,交织分布于玻璃颗粒间隙,尺寸大约为200nm.对试样显气孔率测试结果表明,β-TCP的降解显著增加了骨水泥的显气孔率,并且随着β-TCP含量的增加而增加.     

碳纤维对多孔玻璃基生物骨水泥性能的影响

以碳纤维为增强材料对具有较高孔隙率的骨水泥进行补强,利用FTIR和SEM对碳纤维表面晶体组分和骨水泥的显微结构进行了观察和分析,并对骨水泥的力学强度进行了测试。试验结果表明,硝酸氧化处理改善了骨水泥和碳纤维之间的界面结合,碳纤维的长度和添加量都会对骨水泥的力学强度造成影响。同时,碳纤维"井"字形添加工艺也能起到增强骨水泥的作用。     

可降解生物活性玻璃丝贯穿骨水泥的制备和性能研究

以硼硅酸盐玻璃丝作为增强材料,对具有较高孔隙率的骨水泥进行补强,利用SEM对骨水泥的显微结构进行了观察和分析,并对骨水泥的力学强度进行了测试。结果表明硼酸盐玻璃降解有助于环境中HAP的生成,30d后玻璃丝与骨水泥界面良好键合形成统一体,并且30d中骨水泥力学强度处于稳步增长态势。     

可降解手术缝合线复合多孔玻璃基生物骨水泥的制备和性能研究

以可降解手术缝合线作为造孔剂添加在多孔骨水泥中,生成连通孔道。与骨水泥中甘露醇降解形成的立方体小孔共同构成树枝状孔隙结构,进而更好地诱导骨组织的长入。实验采用EDTA法测定了钙离子离析浓度,利用体视显微镜和SEM对连通孔道内表面的显微结构进行了观察和分析。试验结果表明,缝合线的降解有助于羟基磷灰石的生成;1.5倍SBF环境液中,骨水泥中缝合线在初期降解不明显,15d时达到降解高峰;30d后骨水泥内部生成树枝状体系孔隙结构。     

碳纤维表面处理对生物骨水泥结合性能的影响

以碳纤维为增强材料对具有较高孔隙率的骨水泥进行补强,利用FTIR 、SEM和EDS对骨水泥的显微结构和碳纤维表面晶体组分进行了观察和分析.试验结果表明,硝酸氧化处理提高了骨水泥对碳纤维的浸润性和碳纤维的表面化学活性,增加了界面粘结性能,改善了骨水泥和碳纤维之间的界面结合.     

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。     

玻璃基生物骨水泥内部纳米羟基磷灰石的形成研究

以CaO-SiO2-P2O5系统生物玻璃和磷酸铵调和液混合制得玻璃基生物骨水泥(GBC),利用XRD、FTIR和SEM对GBC的产物晶相、化学组成和内部显微结构进行了分析,并对其力学性能进行了测试。实验结果表明,随着浸泡时间的增加GBC中的玻璃相逐步向羟基磷灰石(HAP)微晶转化,生成的磷灰石为弱结晶度的类骨状碳酸羟基磷灰石微晶,这些微晶主要分布于玻璃粉末的界面之间,端面尺寸在30～50nm,这表明GBC中所生成的HAY晶体与人体骨有很大的相似性,因而会具有良好的生物活性。对力学性能测试的结果表明,随着浸泡时间的增加GBC的抗压强度逐步增加,在30天时可达到80MPa。因而GBC不仅具有良好的生物活性,而且具有一定的力学强度。     

不同模拟体液对硼硅酸盐生物活性玻璃基骨水泥矿化性能的影响

硼硅酸盐生物活性玻璃基(Borosilicate bioactive glass-based, BBG)骨水泥由于其优异的生物活性和生物降解性, 在治疗骨质疏松性骨折以及骨肿瘤、骨创伤、骨髓炎等疾病方面具有重要的应用前景, 受到人们的广泛关注。为进一步了解氨基酸对其植入生物体内后的矿化影响, 本研究在常规的SBF溶液中添加了不同种类及浓度的氨基酸物质, 重点研究对植入体表面形貌的影响。同时为在矿化过程中同步形成白磷钙矿(Whitlockite, WH)和羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA), 调整了SBF溶液的温度以及酸碱度和Mg²⁺浓度, 研究了不同SBF溶液中BBG骨水泥表面形成的矿化产物。研究结果表明, 不同的氨基酸及浓度的变化对矿化产物的影响有较大差异, 天冬氨酸和赖氨酸的浓度变化影响矿物的长径比, 而甘氨酸对矿物形貌的影响较小。将硼硅酸盐生物活性玻璃压片放置在70 ℃下的高Mg²⁺浓度的酸性(pH=3.5)SBF溶液中浸泡一定时间后, 能够获得HA/WH的复相矿物。     

新型钇-羟基磷灰石骨水泥的制备及性能研究

利用高温固相法合成了掺钇的磷酸四钙,将其与无水磷酸氢钙以物质的量比1∶1混合制备了钇-羟基磷灰石骨水泥(Y-HAC)。结果表明:少量钇的掺入不会改变骨水泥的水化产物,骨水泥能正常水化,水化产物为弱结晶羟基磷灰石。与纯羟基磷灰石骨水泥(HAC)相比,Y-HAC的湿态抗压强度提高了120%,干态抗压强度提高了85%。同时,钇的掺入还提高了材料的孔隙率。Y-HAC的微观结构呈现紧密结合的片状羟基磷灰石结晶体。体外释放实验表明,钇的释放量极低,说明钇-羟基磷灰石骨水泥具有较好的稳定性。Y-HAC是一种很有前途的骨组织修复材料,并可用于载药材料和骨组织工程支架材料。     

含锶磷酸钙骨水泥的制备及性能研究

通过混合磷酸四钙、磷酸氢钙、磷酸氢锶及稀磷酸制备了一种含锶磷酸钙骨水泥(Sr-CPC),研究了水泥固/液比、含锶量及仿生浸泡时间对其结构组态及抗压强度的影响.结果表明,不同组分的CPC在调和浆体时均存在最佳固/液比,且对应的凝结时间适合临床手术要求;Sr-CPC试样在模拟体液(SBF)中浸泡24h后固化产物为含锶缺钙羟基磷灰石;适量锶的加入及较短时间仿生浸泡均可显著改善Sr-CPC固化体的抗压强度,并且浸泡过程对固化体抗压强度的影响主要体现在其微观结构的变化.     

纳米HAP改性PMMA骨水泥力学性能的研究

PMMA骨水泥存在力学强度及弹性模量不高、聚合温度、生物相容性有待进一步改进等问题.本文利用水热法合成了纳米HAP粉体,研究HAP粉体对PMMA基骨水泥改性方法及其对力学性能、微观结构的影响.结果表明,当HAP含量在5-10%时,骨水泥的拉伸强度、弹性模量、硬度、冲击韧性等性能均有一定程度的提高.通过粉体的表面改性,界面结合性能得到改善.     

HAP/聚酯生物复合材料的制备与吸波特性

采用化学沉淀法合成了纳米羟基磷灰石粉体(HAP),与不饱和聚酯复合制备了HAP/聚酯生物复合材料,用X射线衍射和透射电镜等实验手段对纳米粉体的粒径和表面形貌进行了表征,应用微波网络S参数法测量了HAP/聚酯生物复合材料的吸波性能,结果表明:HAP粉体粒径在100nm以下,呈颗粒状,粒径分部均匀;HAP/聚酯生物复合材料在一定频率范围内具有良好的吸波性能,并简要分析了其吸波机理.     

丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料的制备及性能表征

为了改善羟基磷灰石( HAP) 的脆性和新骨诱导性, 采用共沉淀法合成HAP , 盐溶法制备丝素蛋白(SF) , 在胶体状态下将HAP 和SF 复合得到了SF/ HAP 复合材料。采用扫描电镜(SEM) 、X 射线衍射(XRD) ,傅立叶红外光谱( FIR) 对复合材料结构和化学组成进行了分析, 在模拟体液中检验了复合材料的生物活性, 并对其抗压强度进行了测定。结果表明: HAP 与SF 在纳米尺度进行了复合, 复合材料中SF 主要以β-折叠构象存在,酰胺Ⅴ红外特征峰消失,β-折叠构象的其他峰发生了移动, 表明HAP 与SF 间存在化学结合; 模拟体液中浸泡18 天后, 复合材料表面形成了片层状的HAP ; 与纯的HAP 晶体比较, 复合材料结构稳定, 具有较好生物活性和骨诱导性, 其抗压强度可达63 MPa , 可望成为理想的骨组织替换和工程支架材料。      

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。     

Effect of particle size of calcium phosphate based bioceramic drug delivery carrier on the release kinetics of ciprofloxacin hydrochloride: an invitro study

Hydroxyapatite (HAP) is the constituent of calcium phosphate based bone cement and it is extensively used as a bone substitute and drug delivery vehicle in various biomedical applications. In the present study we investigated the release kinetics of ciprofloxacin loaded HAP and analyzed its ability to function as a targeted and sustained release drug carrier. Synthesis of HAP was carried out by combustion method using tartaric acid as a fuel and nitric acid as an oxidizer. Powder XRD and FTIR techniques were employed to characterize the phase purity of the drug carrier and to verify the chemical interaction between the drug and carrier. The synthesized powders were sieve separated to make two different drug carriers with different particle sizes and the surface topography of the pellets of the drug carrier was imaged by AFM. Surface area and porosity of the drug carrier was carried out using surface area analyzer. The in-vitro drug release kinetics was performed in simulated body fluid, at 37.3°C. The amount of ciprofloxacin released is measured using UV-visible spectroscopy following the characteristic λ_max of 278 nm. The release saturates around 450 h which indicates that it can be used as a targeted and sustained release carrier for bone infections.