磷灰石/硅灰石生物玻璃基骨水泥的溶-凝胶法制备及性能

为了获得高性能的玻璃摹骨水泥,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CaC03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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

羟基磷灰石晶种对α-磷酸钙骨水泥水化的影响

在α -磷酸钙骨水泥体系中分别添加用沉淀法合成的结晶完整的羟基磷灰石晶种 (HAp)和由机械 -化学法制备的结晶程度较差的羟基磷灰石晶种 (HAm)。研究两种晶种对骨水泥固化时间、抗压强度和产物微观结构的影响。结果表明 :添加晶种可以降低产物成核所需克服的势垒、促进成核、大幅度缩短骨水泥的固化时间。未加晶种的骨水泥的固化时间为 30min ,加入质量分数 4%HAm 和质量分数 4%HAp 晶种的骨水泥 ,其固化时间分别为 11min和 15min。同时 ,添加晶种能有效抑制晶粒生长 ,有利于抗压强度的提高。添加HAm 和HAp 晶种的骨水泥 ,其抗压强度均高于未加晶种的骨水泥强度     

IP6-HA改性磷酸镁基复合骨水泥的制备与性能研究

本文以氧化镁(MgO)和磷酸二氢钾(KH₂PO₄)作为磷酸镁骨水泥的固相成分，并引入不同含量的植酸改性羟基磷灰石(IP6-HA)粉末，制备多种不同镁磷比的磷酸镁基复合骨水泥。通过调整磷酸镁粉末中MgO和KH₂PO₄的比例和IP6-HA含量，改善了骨水泥的力学性能和固化时间，并研究了骨水泥的固化机理。结果表明，当镁磷比为4且固相中的IP6-HA含量为5%(质量分数)时，鸟粪石晶体(MgKPO₄·6H₂O)的生长效果最好，固化时间为7.5 min,抗压强度可达49 MPa,固化四周后强度可达69.3 MPa。试验所得的IP6-HA改性磷酸镁基复合骨水泥力学性能较好且固化时间适宜，具有潜在的生物医学应用前景。     

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.     

羟基磷灰石晶种对a—磷酸钙骨水泥水化的影响

在a—磷酸钙骨水泥体系中分别添加用沉淀法合成的结晶完整的羟基磷灰石品种(HAp)和由机械—化学法制备的结晶程度较差的羟基磷灰石品种(HAm)。研究两种品种对骨水泥固化时间、抗压强度和产物微观结构的影响。结果表明：添加品种可以降低产物成核所需克服的势垒、促进成核、大幅度缩短骨水泥的固化时间。末加晶种的骨水泥的固化时间为30min，加入质量分数4％HAm和质量分数4％HAp晶种的骨水泥，其固化时间分别为11min和15min。同时，添加晶种能有效抑制品粒生长，有利于抗压强度的提高。添加HAm和HAp品种的骨水泥，其抗压强度均高于末加品种的骨水泥强度。     

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。     

聚丙烯酸对(TTCP MCPM β-TCP)系骨水泥理化性质的影响

用聚丙烯酸(PAA)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,随着液固比(固化液体积mL/固相总质量g,下同)增大,固化时间延长,液固比为1.0 mL/g时,终凝时间达7 min;抗压强度随液固比增大,先升高后降低,液固比为0.8 mL/g时,达到最大值20.86 MPa;随浸泡时间增加,降解率先增加后逐渐趋于稳定;X射线分析(XRD)结果显示,随液固比改变,固化反应结晶物有羟基磷灰石(HA)和二水磷酸氢钙(DCPD)相出现,晶相的差异造成骨水泥降解率不同。     

溶胶凝胶法制备硅灰石粉末的工艺过程研究

以正硅酸乙酯(TEOS)、醋酸钙为原料,采用溶胶凝胶法制备了CaO—SiO_2干凝胶粉末,以此为初始原料经1000℃热处理后得到了粒径为0.2～1.4μm的硅灰石粉末。研究了CaO—SiO_2系统的溶胶凝胶化过程及TEOS的预水解对溶胶凝胶化的影响。采用DTA,IR,XRD研究了CaO—SiO_2凝胶粉末在热处理过程中的物理、化学变化及晶相转变。并通过光学显微镜观察了干凝胶粉末热处理产物的形貌。     

高铝粉煤灰提铝硅钙渣制备硅灰石微晶玻璃研究

以高铝粉煤灰提铝硅钙尾渣为主要原料,采用烧结法制备了硅灰石微晶玻璃。利用DTA、XRD和SEM分析方法研究了热处理制度、硅钙渣用量对微晶玻璃的晶化过程、显微结构及物化性能的影响。结果表明：核化时间与晶化时间的延长有助于硅灰石晶体的定向生长与紧密排列,对微晶玻璃的力学性能影响显著,而晶化温度与核化温度的影响则相对较小;随着硅钙渣的用量增加,微晶玻璃中硅灰石的析出能力增强,当其用量为70．98％,在800℃下核化热处理90 min,920℃晶化处理90 min时,可制备出单一晶相的硅灰石微晶玻璃。     

固化条件对掺锶羟基磷灰石骨水泥凝结时间的影响

在类生理条件下制备了新型掺锶羟基磷灰石骨水泥,系统考察了固化条件,包括固化液浓度、固／液质量比、晶种含量、固化温度及掺锶量等对其凝结时间的影响规律。结果表明：合理选取稀磷酸固化液浓度、控制固／液质量比可以使该类水泥的凝结时间符合临床应用标准。固化液浓度较低时,加入适量的晶种可以有效缩短凝结时间。固化温度对掺锶羟基磷灰石骨水泥的固化过程有显著影响,提高温度促进水化进程,缩短了凝结时间。此外,相同固化条件下,掺锶量对该类水泥凝结时间有一定影响,表现出锶元素对羟基磷灰石结晶过程的阻滞效应。     

磷灰石-硅灰石型生物玻璃粉体制备工艺的研究

采用溶胶-凝胶法制备磷灰石-硅灰石（AW）生物玻璃粉体,研究了加料方式、反应温度、pH对凝胶特性的影响。通过X射线衍射仪（XRD）、红外谱图分析（FT-IR）和扫描电镜（SEM）分析测试方法对产品的晶相组成及微观结构进行了分析。结果表明：凝胶形成的最佳工艺条件是加料方式为先让正硅酸乙酯乙醇溶液在硝酸催化作用下水解30 min后加入磷酸三乙酯,再以硝酸盐形式引入钙、镁元素,以氟化氢铵形式引入氟元素;反应温度为25 ℃;pH为1～2。烧结后的样品中主晶相为磷灰石和硅灰石,且颗粒大小均匀,形状规整,无明显团聚现象,孔结构规整,孔隙率为35%~40%。     

溶胶-凝胶法制备铁磁性热种子材料

铁磁性微晶玻璃由于具有良好的磁性和生物活性,可以用来作为温热疗法治疗癌症的热种子材料。本文采用溶胶-凝胶法制备出SiO2-CaO-Fe2O3系基础铁磁性微晶玻璃,以及添加适量的Na2O、P2O5、FeO氧化物的铁磁性微晶玻璃。利用XRD测试样品中的晶相组成,采用VSM测试样品的磁性能数据。在模拟体液浸泡2-3周后,样品表面有羟基磷灰石层的形成,说明样品良好的生物活性。     

生理模拟液中的磷酸钙微晶玻璃的表面变化

应用玻璃结晶法制备了以磷酸钙为主体的多孔微晶玻璃载体材料。在一定的条件下对该药物载体材料进行了生理模拟液的浸泡实验,并用Fourier红外光谱和扫描电镜对其表面进行了表征分析。试验结果表明：经模拟液浸泡后,在材料的表面沉积了一定量的类骨磷灰石(碳酸羟基磷灰石),其形貌为球状颗粒,并证实了载体材料的粗糙表面有利于碳酸羟基磷灰石晶体的形成。研究结果有助于分析碳酸羟基磷灰石的形成机理及了解磷酸钙微晶玻璃载体材料在体内的骨诱导机理。