磷灰石/硅灰石生物玻璃基骨水泥的溶胶-凝胶法制备及性能

为了获得高性能的玻璃基骨水泥,采用溶胶–凝胶法制备了磷灰石/硅灰石（apatite/wollastonite,AW）生物玻璃,将其作为固相粉末与柠檬酸固化液均匀混合制得了AW玻璃基骨水泥（glass-based bone cement,GBC）,探讨了溶胶–凝胶法制备的AW生物玻璃作为GBC固相粉末的可能性。用X射线衍射、红外光谱和强度测试仪对不同温度热处理的AW生物玻璃粉末的晶相转变以及骨水泥在人体模拟体液中浸泡不同时间后的晶相组成和抗压强度进行了研究。结果表明：AW生物玻璃粉末经700℃热处理后形成了硅灰石和羟基磷灰石晶相,且温度越高晶相越完整;以900℃热处理后的AW生物玻璃粉末作为固相所制备的GBC随着浸泡时间的增加,骨水泥固化体中生成了更多量的CaCO3晶体及少量的羟基磷灰石晶体,且此种GBC的抗压强度最大。     

固化液组成对磷灰石/硅灰石生物玻璃骨水泥性能的影响

为了进一步提高磷灰石/硅灰石(apatitv-wollastonite,AW)生物玻璃骨水泥的性能,采用不同组成的柠檬酸/磷酸盐溶液作为固化液,与溶胶-凝胶法制备的AW生物玻璃调合制备了AW-玻璃骨水泥(AW-glassbone cement,AW-GBC).利用X射线衍射和扫描电镜对骨水泥的晶相组成和显微结构进行了研究,探讨了固化液组成对骨水泥固化时间、生物活性及力学性能的影响.结果表明:采用柠檬酸/K2HPO4/KH2PO4复合固化液制备的骨水泥固化后,浸泡于模拟体液7 d,即生成较多的羟基磷灰石,且抗压强度较高,说明复合固化液更有利于获得较高生物活性和力学性能的AW生物玻璃骨水泥.     

58S生物玻璃陶瓷的力学性能及体外生物活性

以溶胶-凝胶58S生物玻璃为原料在1200℃煅烧制备了玻璃陶瓷块体。与700℃煅烧的玻璃(58S-700)相比，1200℃煅烧后的玻璃陶瓷(58S-1200)显示出较高的抗弯强度和致密度，X射线衍射分析其结晶相主要为硅灰石和二氧化硅。体外模拟体液浸泡实验表明：58S-700玻璃和58S-1200玻璃陶瓷都能诱导羟基磷灰石的沉积。体外成骨细胞培养结果显示：58S-700玻璃有利于细胞早期贴附，而58S-1200玻璃陶瓷较低的离子释放速度对细胞后期增殖有利。研究结果表明：58S-1200玻璃陶瓷不仅能诱导羟基磷灰石沉积，而且具有良好的细胞相容性和较高的力学强度，有可能成为一种骨替代和修复材料。     

自固化玻璃基生物骨水泥在人体模拟液中的微观结构及力学性能

通过实验研究自固化玻璃基生物骨水泥(glass based bone cement,GBC)的显微结构及力学性能,讨论了显微结构对GBC生物活性和力学性能的影响．实验结果表明：通过浸泡于人体模拟液(simulated body fluid,SBF)中,GBC内部会生成具有良好的生物活性类骨状磷灰石(hydroxyapatite,HAP),这些HAP的近似球状和柱状,端面尺寸在30～50nm,且交错生形成玻璃基骨水泥的自固化,提高内部结构的致密性,同时类骨状HAP晶体有利于增强GBC的力学性能。     

磁性生物活性陶瓷的制备

采用溶胶-凝胶法制备前驱体,经高温烧结制备出磁性生物活性陶瓷。利用体外实验方法,结合X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱分析了材料结构、晶相和生物活性。结果显示,溶胶-凝胶法可制备出微细的非晶态前驱体粉末,经1 050℃烧结的玻璃陶瓷主晶相为β-硅灰石和铁酸钴、磷硅灰石。陶瓷粉末平均粒径为300 nm。烧结的材料在模拟人体血浆浓度的模拟体液中浸泡7 d,在材料表面可生成大量磷灰石,显示出较好的生物活性。     

溶胶-凝胶法制备生物活性玻璃陶瓷的研究

采用溶胶-凝胶法制备前驱体粉体,经高温煅烧制备了名义化学组成为MgO4．6,CaO44．9,SiO234．2,P2O516．3,CaF20．5(质量分数)的磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷。用造孔工艺制备了其多孔型材料。通过实验观察、差热和热重分析。体积密度和气孔率的测量,粒度测试、X射线衍射分析。扫描电镜观测,FTIR转换红外光谱分析等方法。研究了玻璃陶瓷前驱体粉末的溶胶-凝胶制备工艺条件,玻璃陶瓷的烧结工艺条件;分析了材料的晶相结构和显微结构。实验结果表明：溶胶-凝胶法可制备出微细的非晶态前驱体粉末,经烧结后玻璃陶瓷主晶相为磷灰石及β-硅灰石。造孔后。多孔型材料具有良好的贯通孔隙结构：微观孔隙约2～3 μm,宏观孔隙约300～400 μm。鉴于其晶相组成及良好的微观结构,通过新型溶胶-凝胶工艺开发的生物活性玻璃陶瓷材料可望被用于骨修复材料及骨组织工程支架材料。     

玻璃基生物水泥的结构研究

利用X射线衍射和扫描电镜研究了玻璃基生物水泥在生理模拟 中羟基磷灰石晶相的形成和长大。应用溶解－析晶理论,阐述了玻璃粉末与调和液,表面活性剂反应,形成HAP的动力学观点,实验结果表明,玻璃基生物水泥在调和液作用下,会形成HAP晶相,在生理模拟液中,随时间的延长,晶体逐渐长大。     

双孔型生物活性玻璃的合成

使用聚乙二醇和蔗糖为造孔剂,以溶胶-凝胶法制备了具有介孔和大孔并存的双孔型CaO-P2O5-SiO2生物玻璃。所形成的介孔孔径的分布范围在20 nm左右、大孔孔径可达到100μm以上,且所得到的孔具有连通性。材料在37℃的人体模拟液中浸泡7天后,表面生成了大量羟基磷灰石晶相,显示此类CaO-P2O5-SiO2多孔玻璃具有很好的生物活性。     

快速固化型磷酸钙骨水泥的研究

用模拟体液(simulated body fluid,SBF)作为固化液,对磷酸四钙(TTCP)+一水磷酸二氢钙(MCPM)+β-磷酸三钙(β -TCP)系骨水泥理化性质进行研究.结果表明,随液固比增大,抗压强度先增加后降低,当液固比为0.445时,抗压强度达到最大值15.23 MPa;骨水泥固化较快,液固比为0.594时,t_f为12 min;随着浸泡时间的增加抗压强度逐渐减小;X射线(XRD)和扫描电镜(SEM)分析结果显示,随液固比改变,固化反应结晶物均有羟基磷灰石(HA)相出现;浸泡后的骨水泥没有新物相产生.     

螯合型羟基磷灰石骨水泥的制备

以经不同浓度植酸(IP6)溶液表面改性的羟基磷灰石(HA)粉体为固相,蒸馏水为固化液制备了基于螯合作用固化的羟基磷灰石骨水泥,研究了IP6浓度对骨水泥固化产物、抗压强度及微观形貌的影响,并初步分析了IP6与HA的螯合机理.结果表明:IP6浓度不影响骨水泥的固化产物,但对骨水泥的抗压强度和微观形貌有显著影响.当IP6浓度达到5000 ppm以上时,骨水泥抗压强度可保持在30 MPa以上,并且其内部结构更加致密.