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。     

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。     

具有药物缓释功能的磷酸钙骨水泥的研究进展

磷酸钙骨水泥作为一种新型的骨修复材料,以其生物相容性高和易塑形的特点得到了材料界和医学界的广泛关注.利用药物定点缓释,将抗癌或消炎等药物引入磷酸钙骨水泥中,能达到骨修复与冶疗的双重目的.本文综述了具有药物缓释功能的磷酸钙骨水泥的研究进展,包括材料的理化特性和药物缓释机理的研究.研究表明,对不同药物采取合适的包埋技术,并通过调节骨水泥的厚度、药物包埋量等条件可达到药物控制释放的目的.     

高性能化磷酸钙骨水泥的研究进展

磷酸钙骨水泥（CPC）作为一种新型的自固化型骨修复材料,因其具有良好的生物相容性、骨传导性、可降解性及可塑性等优点,受到了国内外众多学者的广泛关注,具有广阔的应用前景。本文从磷酸钙骨水泥高性能化着手,综述了CPC的复合物及其外添加剂的研究成果,并对新型CPC的研制进展做了介绍。     

磷酸钙骨水泥作为药物缓释载体的研究

论述了磷酸钙骨水泥作为药物缓释载体承载不同药物以及载药前后的特征变化，分析了药物缓释载体的动力学原理及其影响药物释放率的因素，磷酸钙骨水泥生物相容性和药物控释性好，可最大限度地治疗和预防外科手术感染，在临床上已成为应用最多的药物缓释载体。     

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。     

磷酸钙骨水泥的水化放热行为

深入研究了由磷酸四钙（tetracalcium phosphate,TECP)和无水磷酸氢钙（dicalcium phosphate anhydrous,DCPA)组成的磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement,CPC)水化反应过程的放热行为及其影响因素。CPC的水化反应是放热反应,整个反应经历初始期、诱导期、加速反应期、减速反应期及终止期5个时期。引入羟基磷灰石（hydroxyapatite,HAP)晶种可使诱导期缩短,反应峰前移,且在25℃时引入晶种的影响较37℃时更为明显,这是由于晶种的引入降低了异相成核的活化位能的缘故。提高温度不仅使反应峰前移,而且使反应峰明显增大,由此计算出反应活化能为176kJ/mol。原料颗粒大小及钙磷比对水化反应影响很大,降低TECP的粒径及样品的钙磷比会使反应速度明显加快,且使反应峰大大提前,由25℃时n(Ca)/n(P)为1．5和1．67时的水化反应热可以计算出磷酸四钙和缺钙羟基磷灰石（calcium-deficient hydroxyapatite,CDHA)的标准摩尔生成焓分别为－5908kJ/mol和－11119kJ/mol。     

仿生浸泡对磷酸钙骨水泥抗压强度的影响

制备了以生理盐水为固化液的磷酸四钙(tetracalciumphosphate,TTCP)/磷酸氢钙(anhydrousdicalciumphosphate,DCPA)骨水泥。探讨了仿生浸泡对骨水泥抗压强度的影响机理。结果表明:模拟体液浸泡3d后,平均抗压强度(103.9±4.7)MPa,最高值达115MPa,已接近人类长骨横向压缩强度(106～133MPa),为磷酸钙骨水泥修复人体负载部位提供了可能性。通过分析其水化产物及微观形态,说明固化体抗压强度受孔隙结构、未完全反应的TTCP颗粒与水化产物微观形态3者共同影响。     

磷酸钙骨水泥水化过程的交流阻抗特性

研究了磷酸钙骨水泥水化经过程的交流阻抗行为,结果表明：不同水化时间样品的交流阻抗谱在低频区是相互平行的,与实轴的交点值先增大,水化４ｈ后开始减少,表明在水化开始阶段由于水化产物的形成而使Ｐ．ｒ０（孔隙率与平均孔径的乘积）值减小,４ｈ以后,随着水化的进行,Ｐ．ｒ０值不但不降低,反而有所升高,实验结果还表明,固液化越大,交流阻抗谱直线同实轴的交点值越大;不同颗粒配比的样品其阻抗谱有所不同,水化２４ｈ后     

含锌磷酸钙生物材料的研究进展

在钙磷酸盐基础上设计生物活性材料有望发展出高性能临床应用的硬组织修复材料。含锌钙磷酸盐材料能刺激骨组织生长,成为研究的热点。综述了含锌的钙磷酸盐材料研究状况,着重讨论钙磷酸盐材料中锌离子的存在状态以及掺锌后的物理化学性能,包括:含锌钙磷酸盐材料的合成和性能,锌的生物学性能以及含锌钙磷酸盐材料在体内和体外的研究状况。这些对于含锌钙磷酸盐材料植入后促进骨形成具有重要的影响。     

钙磷摩尔比对新型PCCP+DCPA体系骨水泥性能的影响

用化学沉淀法合成了不同钙/磷摩尔比并含碳酸根的部分结晶磷酸钙(partially crystallized calcium phosphates,PCCP),用PCCP和无水磷酸氢钙(dicalcium phosphate anhydrous ,DCPA)配制了PCCP DCPA体系磷酸钙骨水泥,用去离子水作为骨水泥的固化液.通过相组成的X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察、孔隙率和抗压强度测定,研究了钙磷摩尔[n(Ca)/n(P)]对PCCP DCPA磷酸钙骨水泥性能的影响.结果表明:随着部分结晶磷酸钙中n(Ca)/n(P)的提高,磷酸钙骨水泥试件的抗压强度明显下降,但磷酸钙骨水泥水化产物羟基磷灰石的结晶度提高,固化体中大于100 nm的孔隙增多、固化体的孔隙率增大,可见,n(Ca)/n(P)对磷酸钙骨水泥的性能有重要影响,在制备磷酸钙骨水泥时应选择适当的n(Ca)/n(P).     

快释型磷酸钙骨水泥性能和释药机理

磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)是一种具有临床应用前景的抗生素载体材料,但抗生素长期残留易导致发生耐药性,本研究的目的是制备和表征快释型磷酸钙骨水泥(fast-releasing calcium phosphate cement,FRCPC),并研究其快速释放机理。采用在CPC中加入易溶于水的物质制备FRCPC,测试其凝结时间、抗压强度、药物体外释放及释放过程中易溶于水的物质的溶出,观察骨水泥断面微观形貌。结果表明:FRCPC初凝时间为(8±0.33)min,终凝时间为(16±0.50)min,抗压强度为(2.6±0.23)MPa。药物体外释放结果表明:FRCPC中的药物释放明显快于CPC中的,能在7d内完全释放。在药物释放不同时间点的X射线衍射谱和采用沉淀滴定法测试易溶于水的物质溶出量的结果均表明:FRCPC中,易溶于水的物质迅速溶出,与扫描电镜观察结果(FRCPC相对于CPC孔隙率增加和孔径增大)相吻合,利于FRCPC中药物快速释放;且释放符合以扩散控释为主的Higuchi模型。FRCPC可实现防止耐药性发生的目的,通过进一步性能改进有望应用于临床。     

载双组分药物磷酸钙骨水泥的性质和体外释放

为了研究载双组分药物磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)的性质和药物释放行为,以对乙酰氨基酚和氯霉素为药物模型,制备载双组分药物的CPC。用Gilmore双针法、X射线衍射、红外光谱分析以及紫外-可见分光光度计等研究双组分药物对CPC的凝固时间和相成分的影响以及其药物释放行为。结果表明:药物的载入延长CPC的凝固时间;延迟CPC向羟基磷灰石转化,但不会改变其终产物的成分;两种药物可以独立释放,但双组分组的释药速率低于单组分组的,释放均基本吻合Higuchi扩散释放模型。     

明胶对多孔磷酸钙骨水泥结构及性能的影响

采用高温固相烧结法,在1250℃烧结并保温2h后迅速冷却得到斜方相磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)粉体.向CPC粉体中加入不同含量、粒径不等的明胶颗粒得到多孔材料.考察了多孔材料的微观结构、力学性能和气孔率的变化,并分析明胶的成孔机制.结果表明:在CPC粉体中添加明胶后,随着明胶含量的增加,CPC水化体的气孔率逐渐增大,力学性能逐渐降低且粒径较大明胶颗粒的影响更为明显.CPC水化产物中孔隙周围结晶形态有明显变化,加入明胶之前为针状晶体;加入明胶之后为片状晶体.明胶大分子在羟基磷灰石生成过程中起固定作用,水化后溶于水,明胶微球原本占据的空间将被保留从而形成大孔.     

磷酸钙骨水泥的水化反应、凝结时间及抗压强度

研究了磷酸钙骨水泥（ＣＰＣ）水化反应动力学及凝结时间和抗压强度的变化规律。结果表明：水化反应前期动力学由磷酸钙盐原料的表面溶解控制,４ｈ后由水分子通过产物层的扩散控制。根据凝结过程中浆体流变特性的变化,提出了ＣＰＣ凝结过程的物理本质,并提出了凝结时间的一个简化模型,指出了调节凝结时间的一些途径。研究了水化反应过程中抗压强度的变化规律及其与水化反应动力学、浆体微结构演变的关系,指出提高ＣＰＣ材料抗压     

骨组织工程支架材料磷酸钙双相生物陶瓷的研究进展

双相磷酸钙(biphasic calcium phosphate,BCP)生物陶瓷材料在整型外科领域是一类重要的骨修复材料。该材料由稳定相羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)和可溶解相β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)双相平衡优化得到,其生物活性及生物降解性可调。模拟人体自然骨结构的多孔型BCP适宜细胞及骨组织的长入,是一类优异的骨组织工程支架材料。概述了BCP生物陶瓷材料的研究历史、制备工艺及材料表征;评价了多孔型BCP陶瓷的孔隙结构、力学性能及生物学性能;综合了多孔型BCP陶瓷作为骨组织工程支架材料的研究方向;并展望了组织工程化的BCP支架材料的研究未来。