α-磷酸三钙骨水泥自固化制备多孔磷酸钙复相陶瓷

以聚氨酯泡沫为多孔模板,α-磷酸钙骨水泥为浆料体系,将浸渍法和骨水泥自固化特性相结合,制备大孔尺寸为200～400 μm、贯穿式微孔尺寸约为1μm的多孔磷酸钙复相陶瓷支架.研究了分散剂聚丙烯酸钠对羟基磷灰石成核、生长的影响,以及烧成温度与相组成的相关性.结果表明:浆料中分散剂聚丙烯酸钠对羟基磷灰石的成核有明显抑制作用;骨水泥水化反应过程中生成的针状、片状羟基磷灰石通过交联形成微孔结构,可避免干燥时裂纹的产生;经1 200℃烧结的多孔陶瓷支架由羟基磷灰石、β-磷酸三钙和少量未水化完全的α-磷酸三钙组成.     

磷酸钙骨水泥的合成与改进

利用沉淀法,以碳酸钙和磷酸为原料,合成出了粒径小,分布均匀的磷酸钙粉末。进一步探讨了pH值对合成产率的影响。结果表明,在pH=6～7的中性环境中更有利于磷酸钙的合成,磷酸钙骨水泥的速凝调和液选取磷酸二氢钠,获得了很好的快速凝固效果。对合成粉末进行X射线衍射并对凝固后的骨水泥进行显微硬度测量,证实了粉末具有较高的纯度且凝固成品硬度符合使用要求。     

骨水泥及磷酸钙生物活性骨水泥

聚甲茯丙烯酸甲酯骨水泥作为骨修复材料在骨修理和硬组织置换中发挥着重要作用。由于其自身泊某些缺点,用新型骨修复材料取代聚甲基烯酸甲酯已成为必须,并取得了很大进展。磷酸钙骨水泥高的生物相容性和易于塑型的特点使其成为研究热点。本文综述了聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥及新型骨水泥,特别是磷酸钙生物活性骨水泥的研究进展。     

磷酸钙骨水泥复合材料研究进展

磷酸钙骨水泥以其良好的生物相容性、骨传导性被作为重要的骨修复材料。但其存在固化时间较长、机械性能不足和低塑性等缺点,使其应用受到限制,故需对其进行提高性能研究。本文就近年来磷酸钙骨水泥复合改性的研究做一综述,随着对其改性研究的深入,其性能不断得到提高。     

组织工程多孔支架材料和制备方法

制备组织工程多孔支架的材料有3大类天然材料、生物陶瓷、合成高分子材料。介绍了其中的一些常用物质,并以聚合物材料的应用为主介绍了含聚合物材料的多孔支架的制备方法纤维粘接法、静电纺丝法、相分离法、气体发泡法、溶液浇注-沥滤法、固体自由成型法、颗粒烧结法。     

磷酸钙骨水泥的研究进展

磷酸钙骨水泥(CPC)是一种新型的自固型、非陶瓷型骨水泥,具有良好的生物相容性和骨传导性,有望成为新一代骨替代材料。本文就其固化行为、改性研究、临床应用研究几个方面对CPC综述如下。     

泡沫浸渍法制备多孔磷酸钙支架材料

采用泡沫浸渍法制备多孔磷酸钙支架材料,将聚氨酯泡沫体浸渍于磷酸钙水泥浆体中,水泥硬化后,通过在1 200℃烧结,去除其中的聚氨酯泡沫,得到羟基磷灰石基多孔磷酸钙陶瓷.这种多孔磷酸钙陶瓷可多次在室温浸渍于磷酸钙水泥浆体,得到孔隙率高,孔径可控的多孔材料,其贯通性好,抗压强度与松质骨相当.体外细胞培养实验表明,所制得的多孔材料具有良好的生物相容性.     

磷酸钙骨水泥/明胶微球复合支架的力学性能

选用α-磷酸三钙(tricalcium phosphate,TCP)系磷酸钙骨水泥(calcium phosphate based cements,CPC)和明胶微球(gelatin microspheres,GMS)复合体系,制备了仿生CPC/GMS多孔支架。比较了戊二醛交联对GMS溶胀度的影响,并考察了支架在模拟体液中降解引起的抗压强度变化。用扫描电镜、X射线衍射分析了支架不同降解时期的表面形貌和晶相组成。结果表明:GMS降解后可获得水化产物羟基磷灰石,具有贯通性通孔,孔径范围在100～500μm之间的多孔骨水泥支架;明胶的加入对骨水泥水化过程有促进作用;随GMS加入量的增加,支架的孔隙率从37%增大到84%,其相应抗压强度由28.7MPa逐渐降到2.5MPa。     

磷酸钙骨水泥的制备条件对物性的影响

研究了原料颗粒大小、Ca与P摩尔比、调和液组成等制备条件对由磷酸四钙(TTCP)和无水磷酸氢钙(DCPA)组成的磷酸钙骨水泥(CPC)体系的凝结时间和抗压强度的影响，分析了CPC固化过程中涉及的物理化学变化、浆体微观结构的变化与力学性能的关系，为选择与优化工艺和性能提供了依据。     

骨水泥自固化法制备磷酸钙多孔材料

在α-TCP(tricalcium phosphate,磷酸三钙)骨水泥中加入生物明胶,通过明胶在骨水泥自固化反应过程中的溶胀行为,可制备含200～400μm大孔和贯穿式微孔的多孔磷酸钙生物材料。实验表明：骨水泥水化反应初期,体系为弱酸性,α-TCP向羟基磷灰石快速转化,使骨水泥获得较高的结合强度;而此阶段明胶溶胀度最小,产生的溶胀力较小,明胶微球成孔空间被保留在骨水泥基体中。随着水化反应的进行,骨水泥的结合强度不断提高,从而抑制明胶溶胀度的进一步增加,继续保留明胶微球成孔空间。水化后,将含明胶微球的骨水泥浸入50℃的水溶液中,明胶微球溶解,即由凝胶态转化为溶胶态,从而获得非烧结多孔磷酸钙材料。     

骨水泥自固化修饰聚氨酯多孔支架

为了改善有机多孔支架的生物活性,利用磷酸钙骨水泥在潮湿空气中的自固化特性,以α-磷酸钙骨水泥为浆料体系,采用涂覆法对多孔聚氨酯进行表面修饰,获得了表面被羟基磷灰石(Cai0(PO4)6(OH)2,HAp)修饰层包裹的多孔复合材料.结果表明:在α-磷酸钙骨水泥浆料中加入2.5%(质量分数)的聚丙烯酸铵,通过与水化中成核的羟基磷灰石相互作用,改变表面电荷,能有效抑制羟基磷灰石的生长;水化后的修饰层主要由原位生长的纳米HAp晶须和多孔构成,晶须直径约为10～30nm;多孔体结构与模板相似,为贯通式通孔,孔径范围在150～500μm之间.通过自固化修饰技术,在保持原有材料的孔结构基础上,可有效改善其生物活性.     

Mechanical and Biological Performance of Calcium Phosphate Coatings on Porous Bone Scaffold

Composite coatings, consisting of calcium phosphate (CaP) ceramics and phosphate-based glass (P-glass), were obtained on a strong ZrO₂ porous scaffold to improve biocompatibility by combining mechanical properties and biological activity. Powder mixtures of hydroxyapatite (HA) and P-glass in varying composition and content were dip-coated on a ZrO₂ porous scaffold and heat-treated above 800°C for 2 h in air. During thermal treatment, substantial reaction and crystallization occurred, resulting in coating phases of HA, tricalcium phosphate (TCP), dicalcium phosphate (DCP), and surrounding glass. The CaP-glass coating layer was highly dense and uniform and adhered firmly to the ZrO₂ scaffold. The adhesion strength of the coating layer as tested on a nonporous disk increased with increasing glass addition and decreasing CaO content in glass. The highest strength was about 40 MPa, an improvement of twice as high as that of pure HA coating. The osteoblastic cells grew and spread actively through the coated scaffolds. The differentiation of cells on the CaP coatings was much higher than that on ZrO₂ substrate and comparable to or slightly higher than that on pure HA coating.     

骨组织工程支架材料

寻找理想的支架材料是目前骨组织工程研究的热点。本文阐述了用于骨组织丁程支架材抖的天然生物衍生材料、聚合物类材料、陶瓷材料及其复合材料等的研究现状,分析了这些材料的优缺点,并展望了骨组织工程支架材料的发展趋势。     

Treatment of Critical Size Femoral Bone Defects with Biomimetic Hybrid Scaffolds of 3D Plotted Calcium Phosphate Cement and Mineralized Collagen Matrix

To treat critical-size bone defects, composite materials and tissue-engineered bone grafts play important roles in bone repair materials. The purpose of this study was to investigate the bone regenerative potential of hybrid scaffolds consisting of macroporous calcium phosphate cement (CPC) and microporous mineralized collagen matrix (MCM). Hybrid scaffolds were synthetized by 3D plotting CPC and then filling with MCM (MCM-CPC group) and implanted into a 5 mm critical size femoral defect in rats. Defects left empty (control group) as well as defects treated with scaffolds made of CPC only (CPC group) and MCM only (MCM group) served as controls. Eight weeks after surgery, micro-computed tomography scans and histological analysis were performed to analyze the newly formed bone, the degree of defect healing and the activity of osteoclasts. Mechanical stability was tested by 3-point-bending of the explanted femora. Compared with the other groups, more newly formed bone was found within MCM-CPC scaffolds. The new bone tissue had a clamp-like structure which was fully connected to the hybrid scaffolds and thereby enhanced the biomechanical strength. Together, the biomimetic hybrid MCM-CPC scaffolds enhanced bone defect healing by improved osseointegration and their differentiated degradation provides spatial effects in the process of critical-bone defect healing.     

PHBV共混物纤维制备组织工程支架的研究

利用聚羟基丁酸酯/聚羟基戊酸酯(PHBV)共混材料为基质,通过熔融纺丝、压片成型以及纤维熔结工艺,制得了组织工程用三维多孔支架。研究了PHBV共混材料的吸水率与溶胀比以及支架的熔结温度。结果表明:PHBV共混材料的吸水率较PHBV大为提高,有利于改善PHBV材料的亲水性。其溶胀比较低有助于保持组织工程支架的尺寸稳定性。PHBV共混物纤维的最佳熔结温度在130～140℃范围。采用压片成型/纤维熔结法可制得孔径在300~500μm之间、贯通性好的三维立体支架。降解实验表明:支架材料的降解会引起pH值的微弱下降,支架材料的降解速率较慢。     

基于快速成型技术的组织工程支架制备进展

介绍了组织工程支架的重要性和基本要求,综述了组织工程支架制备中的新技术：三雏打印技术、熔融沉积模型以及选择性激光烧结等三种快速成型技术的基本原理及应用情况,指出了各种技术的特点并对其应用前景进行了展望。     

纤维素组织工程支架的研究进展

纤维素具有良好的生物相容性和可降解性,在生物组织工程领域作为支架材料的研究近年来受到研究者的关注。文章介绍了组织工程支架的性能要求,以及纤维素、细菌纤维素用于组织工程支架的研究现状。针对组织工程支架的分子设计、纳米化趋势,提出了纳米纤维素纤维用于组织工程支架的设想。并综述了纳米纤维素纤维制备的最新研究进展,预测了未来纤维素组织工程支架的发展趋势及前景。     

热致相分离技术制备组织工程支架

用生物可降解材料制备细胞生长支架是组织工程的关键技术之一,而热致相分离技术是制备生物可降解三维多孔支架的重要方法.综述了凝胶浇铸、热致凝胶化、乳化/冷冻干燥、固液相分离和液液相分离等几种相分离技术的原理及应用,并预测了相分离技术的应用前景.