自固化硅羟基磷灰石骨水泥的制备及性能研究

采用磷酸四钙和磷酸氢钙为羟基磷灰石水泥(HAC)粉末,5wt%硅酸钠水溶液为固化液, 制备了硅羟基磷灰石水泥(s-HAC). 结果显示: s-HAC的凝结时间和抗压强度性能明显优于以水为固化液的HAC. XRD和IR结果分析表明: s-HAC的最终水化产物为硅羟基磷灰石. s-HAC在Tris-HCl缓冲溶液中不仅能够释放出Ca、P离子,而且还能释放出Si离子, s-HAC的体外降解性优于HAC. 细胞培养实验显示: MG₆₃细胞不仅能够在s-HAC和HAC表面粘附并保持正常的细胞形态; 而且MG₆₃细胞在s-HAC上的光密度(OD)值和碱性磷酸酶(ALP)活性明显高于HAC, 这说明s-HAC能促进成骨细胞增殖和分化.     

Formation and Characterization of Bone-like Nanoscale Hydroxyapatite in Glass Bone Cement

Glass based bone cement (GBC) was synthesized by mixing CaO-SiO2-P2O5 based glass powder with ammonium phosphate liquid medium. Bone-like hydroxyapatite (HAP, Ca10(PO4)6(OH)2) was found to form after GBC was immersed in simulated body fluid (SBF). HAP crystal grew with an increasing time along c axle and reached about 200 nm in length after 30 days, however, the end plane granularity remained 30-50 nm. The chemical composition, crystal structure and morphology of HAP formed from GBC were proved to have great resemblance with living HAP. It is believed that GBC was a desirabie biomedicai material with high bioactivity. Furthermore, the high compressive strength guaranteed the possibility of GBC in clinical application.     

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.     

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。     

抗水型钙磷水泥生物活性骨修复材料研究

采用纤维素作为添加剂、以非水相溶剂作为固化液, 研究了一种抗水型磷酸钙骨水泥生物活性骨修复材料. 对其抗水性能、理化性能、水化产物及生物相容性进行了研究. 结果表明: 该骨水泥可任意塑形, 也可用针管注射成形, 抗水性能优良, 添加剂纤维素的加入, 对骨水泥的凝结时间、抗压强度及最后的转化产物没有明显影响. 培养细胞在材料表面粘附铺展且增殖良好, 初步表明材料有较好的生物相容性. 该材料有望用于骨缺损填充及椎体成形等微创手术.     

EPS水泥复合材料的吸波性能与抗压性能研究

对发泡聚苯乙烯(EPS)填充水泥基体复合材料的吸波性能与抗压性能进行了实验研究.结果表明,EPS填充水泥基体复合材料具有良好的吸波性能,而且EPS填充率和颗粒直径对材料的吸波性能具有明显的影响.当EPS填充率为60%vol.,直径为1 mm时,材料在8～18 GHz频段内可以实现-8～-15dB的吸收,吸收超过-10dB的带宽为6.2GHz.EPS水泥复合材料的抗压强度与EPS填充率存在一定的线性关系,直径为1mm的EPS较3mm EPS填充的复合材料具有更大的抗压强度.     

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。     

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.     

医用金属表面羟基磷灰石复合涂层研究进展

羟基磷灰石是人体骨骼及牙齿的主要无机成分,常被用作硬组织替代材料,但因力学性能不佳,在实际应用中常常受限。目前的主要解决方案是在金属基底上制备羟基磷灰石涂层。从羟基磷灰石复合涂层表面组分设计出发,介绍了医用金属表面羟基磷灰石复合涂层的研究进展,并评述了医用金属表面羟基磷灰石复合涂层热处理工艺的进展。     

三维打印羟基磷灰石晶须增强复合骨修复支架

利用三维打印技术成功制备羟基磷灰石晶须(HAPw)增强的聚己内酯(PCL)复合骨修复支架。通过改变三维打印的挤出速度和挤出气压, 使不同含量HAPw均能在PCL基材中一致排列并均匀分布。PCL支架的机械强度随HAPw含量增加显著提高, 添加33wt%HAPw使PCL支架强度提升了高达3倍。此外, HAPw使PCL支架表面与水的接触角从近100º降低至约50º, 有效改善了细胞表面粘附。经过体外人类骨髓间充质干细胞(hBMSC)在支架上的培养实验, 发现添加HAPw的复合支架具有更好的生物相容性, 能够有效促进hBMSC的增殖生长, 且HAPw-PCL复合支架上细胞具有更高的碱性磷酸酶(ALP)活性和OCN、RUNX2等相关成骨基因表达, 显示出hBMSCs向成骨方向更好的分化及成骨活性。     

不同碳纳米管/羟基磷灰石复合粉末的添加对磷酸钙骨水泥性能和结构的影响

采用物理共混法(PB)、化学共沉积法(CC)和仿生浸泡法(BI)合成了多壁碳纳米管/羟基磷灰石复合粉(MWNTs/HA), 并将其作为磷酸钙骨水泥(CPC)的固相粉末之一, 分别制备了相应的CPC样品。由于MWNTs对液相中水分子的吸附、毛细管作用以及表面存在较多的亲水基团, 使得含有MWNTs的CPC样品的亲水性得以提高, 且初凝时间和终凝时间都有所缩短, 但仍满足临床应用的要求。由于CPC中的MWNTs/HA复合粉末的合成方式不同, 使之对CPC的抗压性能、CPC中HA的结晶性、微观形貌影响均较大, 但并不影响CPC的晶相组成。其中PB法所合成的MWNTs/HA复合粉末能促进CPC中纳米级HA晶体的转化和生长, 使针状HA含量的表现为最高, 且抗压力学性能为最好, 其抗压强度和弹性模量分别较空白CPC提高了48.23%和41.87%。     

Synthesis of Chitosan-Hydroxyapatite Composites and Its Effect on the Properties of Bioglass Bone Cement

Chitosan-hydroxyapatite(CS-HA) composite powders were synthesized via in situ co-precipitation method,through the reaction of Ca(NO3)2 and H3PO4 in the simulated body fluid(SBF) containing appropriate amount of chitosan.The thermal evolution,microstructure and morphology were studied by TG-DTA(thermogravimetry-differential thermal analysis),XRD(X-ray diffraction),FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy) and TEM(transmission electron microscopy).The in vitro bioactivity test showed that the obtained CS-...     

溶胶–凝胶法制备不同形态的半透明羟基磷灰石陶瓷

为探索制备不同形态半透明羟基磷灰石(T-HA)陶瓷的方法, 采用微米级HA粉体为原料, 甲壳素为粘结剂, 用溶胶–凝胶法制备出球状和纤维状的陶瓷初坯, 然后进行常压烧结得到纯HA陶瓷, 最后经过热等静压烧结得到T-HA陶瓷。溶胶–凝胶法赋形简单, 制备出的球状T-HA陶瓷的球形度良好, 纤维状T-HA陶瓷的纵横比高, 其致密度为99.1%, 平均晶粒尺寸为2.2 μm。其中球状半透明HA陶瓷的抗压强度为10.2 MPa, 高于常规烧结得到的球状致密和多孔HA陶瓷(分别为8.9和4.7 MPa)。仿生矿化和细胞培养的结果显示半透明HA陶瓷具有良好的生物相容性。     

N,O-羧甲基壳聚糖用于磷酸钙骨水泥调和液的研究

本文论述了直接提取的溶液态羧甲基壳聚糖作为磷酸钙骨水泥调和液的可行性.通过将提取的溶液态羧甲基壳聚糖和常规的羧甲基壳聚糖粉末进行红外光谱的分析比较,证实了溶液态的羧甲基壳聚糖和粉末状的产品具有一致的成分和取代度.此外,通过抗压强度测试和生物全身急性毒性测试表明溶液态的羧甲基壳聚糖能更好地改善抗压强度,并能够满足生物医用材料对生物毒性的要求.     

含铬熟料的烧成、水化及其浸出毒性

为探索水泥窑协同处置含铬固体废弃物的可行性,通过测定熟料的f-CaO含量、强度、铬浸出浓度,以及分析熟料的矿物、水化产物和水化放热,研究了CrO3对熟料烧成、水化及浸出毒性的影响规律及机制。结果表明:当CrO3掺量低于2%时,熟料的f-CaO含量和3d、28d、90d强度随掺量的变化不明显;Cr(Ⅵ)/∑Cr浸出浓度随CrO3掺量增加而增大,随养护龄期延长而减小。当CrO3掺量小于0.25%时,熟料Cr(Ⅵ)浸出浓度均低于0.05mg/L,符合Ⅱ类地表水环境质量标准限值;当CrO3掺量较高时,抑制C3S形成,并显著延缓水化;熟料对铬的固化可归因于熟料矿物和水化产物对铬的固溶和包裹。掺加少量CrO3对熟料烧成、水化、性能均无不利影响,产品的环境安全性能够得到保证,水泥窑协同处置含铬废弃物是值得深入研究的技术途径。     

等静压处理对磷酸钙骨水泥结构和性能的影响

采用冷等静压技术,在150MPa的压力下对磷酸钙骨水泥粉体进行等静压处理,然后使其在一定的条件下进行水化.采用扫描电镜(Scanning electronmicroscope,SEM)、红外光谱(Fourier transform ininfrared spectrome-try,FTIR)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和压汞仪等测试手段对其水化产物的结构和性能进行研究.结果表明,经过等静压处理,磷酸钙骨水泥粉体水化环境被改变,部分水化产物的晶体形貌由细小的短棒状变为六棱柱状,但主要物相仍为羟基磷灰石;水化固化体的孔隙率由未经等静压处理时的(46.32±2.70)%降到(24.75±1.15)%,抗压强度由(12.62±2.70)MPa提高到(43.05±2.08)MPa.     

An Octacalcium Phosphate Forming Cement

The osteoconductive and possibly osteoinductive characteristics of OCP increased the interest in preparation of bone graft materials that contain OCP in its composition. Calcium phosphate cements (CPCs) were prepared using a mixture of α-tricalcium phosphate (α-TCP) and dicalcium phosphate anhydrous (DCPA), with α-TCP / DCPA molar ratio of 1/1 and distilled water or 0.5 mol / L phosphate aqueous solution (pH = 6.1 ± 0.1) as the cement liquid. Hardening time was (30 ± 1) min for the CPC mixed with water and (5 ± 1) min for the CPC mixed with phosphate solution. Diametral tensile strength (DTS), porosity (P), and phase composition (powder x-ray diffraction) were determined after the hardened specimens had been immersed in a physiological-like solution (PLS) for 1 d, 3 d, and 7 d. In CPC specimens prepared with water, calcium hydroxyapatite (HA) was formed and DTS and P were (9.03 ± 0.48) MPa and (37.05 ± 0.20) vol % after 1 d, respectively, and (9.15 ± 0.45) MPa and (37.24 ± 0.63) vol % after 3 d, respectively. In CPC specimens prepared with phosphate solution OCP and HA were formed and DTS and P were (4.38 ± 0.49) MPa and (41.44 ± 1.25) vol % after 1 d, respectively,(4.38 ± 0.29) MPa and (42.52 ± 2.15) vol % after 3 d, respectively, and (4.30 ± 0.60) MPa and (41.38 ± 1.65) vol % after 7 d, respectively. For each group DTS and P did not change with PLS immersion time. DTS was significantly higher and P was significantly lower for CPCs prepared with water. HA formation slightly increased with immersion time from 40 mass % after 1 d to 50 mass % after 3 d in CPCs prepared with water. OCP + HA formation increased with immersion time from 30 mass % after 1 d to 35 mass % after 3 d and to 45 mass % after 7 d in CPCs prepared with 0.5 mol / L phosphate solution.     

低温熔盐电沉积羟基磷灰石复合涂层的研究

为了提高羟基磷灰石涂层的结合强度,在AlCl3-NaCl-TiCl3低温熔盐体系中加入HA微粒,复合电沉积制备Al-Ti/HA复合涂层,并对涂层的表面形貌、结构和结合强度进行了研究.结果表明: HA微粒均匀分散在Al-Ti合金镀层中,其共沉积量随电流密度的减小和熔盐中HA浓度的增大而增强;涂层的结合强度随HA共沉积量的增大而增强,当HA的共沉积量为40.1%(质量分数)时,Al-Ti/HA复合涂层的结合强度达到28.1 MPa.     

玻璃纤维对磷酸镁水泥砂浆力学性能的增强作用及机理

添加不同体积比的玻璃纤维,按照一定比例配制玻璃纤维增强磷酸镁水泥。研究了玻璃纤维增强磷酸镁水泥的抗压强度、抗折强度以及耐水性,并采用电镜扫描的方法对其微观结构进行了观察。研究结果表明,玻璃纤维对磷酸镁水泥的抗压强度和抗折强度都有一定贡献,其中纤维的最佳体积掺量约为2.5%,但超过最佳掺量后,抗压和抗折强度都有所降低。另外,实验结果还表明,稍过量的玻璃纤维能够暂时"包裹"未反应基材,可能在浸水环境中发生又一轮反应,从而抵消因浸水造成的强度损失,这可能是一种改善磷酸镁水泥耐水性的新方法。此外,本工作提供了与实验结果一致的纤维增强机理的可能解释。     

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。