α—磷酸三钙—磷酸四钙生物骨水泥的研究

对α-磷酸三钙（α-TCP）-磷酸四钙（TTCP）体系的胶凝特性进行了研究。探讨了α-TCP/TTCP复合骨水泥的水化硬化过程、水化产物、水化反应动力学、反应转化率、硬化体微观结构等变化规律及强度变化的根本原因。     

硫酸钙/磷酸三钙可控骨水泥的制备及性能研究

研究中,α-磷酸三钙(α-tricalcium phosphate,α-TCP)分别以0,5%,10%,15%,20%,25%的比例与α-半水硫酸钙(α-calcium sulfate hemihydrate,α-CSH)进行复合;分别以0.9%NaCl溶液、2.5%Na_2HPO_4溶液、7%柠檬酸(citric acid,CA)溶液以及2.5%Na_2HPO_4和7%CA(2.5%Na_2HPO_4/7%CA)混合溶液为4种固化液与固体粉末进行复合;对硫酸钙/磷酸三钙骨水泥(α-CSH/α-TCP)的可控性进行研究。实验对复合材料进行扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观察、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析、固化时间、力学性能和降解性能测试。探讨了加入α-TCP含量的改变对以α-CSH为基体的骨水泥性能的影响;另外,在α-CSH和α-TCP的含量一定时,讨论固化液对α-CSH/α-TCP性能的影响。结果表明在硫酸钙基骨水泥中添加平均粒径为0.21μm的α-TCP后,α-CSH/α-TCP的降解性能相较于纯的α-CSH基骨水泥得到改善。随着α-TCP含量的增加,固化时间延长,力学性能呈现逐渐减弱的趋势;当α-TCP含量为15%时,Na_2HPO_4和CA的加入可以延长α-CSH/α-TCP的凝固时间,但是以Na_2HPO_4为固化液的复合材料抗压强度明显高于α-CSH/α-TCP与其它几种固化液的复合材料。α-TCP的添加,以及不同的固化液在一定程度可对复合骨水泥的力学性能、凝固时间和降解速率进行调节,为骨修复材料的临床应用提供实验依据。     

羟基磷灰石纳米晶种原位增强磷酸钙骨水泥

将三种不同形貌的羟基磷灰石晶种添加到磷酸钙骨水泥中，研究了HA晶种形貌对CPC增强效果的影响。结果发现：晶种的形貌对CPC水化产物晶相没有明显影响；对CPC的抗压强度影响明显，具体为：大尺寸的HA晶种能更好地起到增强效果，添加3wt％时其抗压强度由初始的9．0MPa增加到36．9MPa，增幅达310％，最佳晶种添加量为2～4wt％。     

α-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合骨水泥的制备及力载荷下的性能研究

α-磷酸三钙(α-tricalcium phosphate,α-TCP)是目前临床上理想的骨修复材料之一,其生物相容性良好且降解产物对人体无害,但力学强度较低.Wolf提出,人体骨骼在长时间接受外力时,会增大骨密度与坚硬强度,研究力载荷下材料的性能具有重要意义.研究以α-TCP为主,与α-半水硫酸钙(α-calcium...     

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。     

BMP/α-磷酸三钙生物活性骨水泥的BMP释放动力学及成骨性能研究

以骨组织工程学的方法制备了一种新型BMP/α-TCP复合骨水泥材料.通过体外蛋白质释放实验、强度实验及X射线衍射分析,考察了BMP在复合材料中的释放规律;通过组织学分析和X射线检查,研究了新型复合骨水泥材料对兔颅骨缺损的修复实验.结果表明:在模拟体内环境中,BMP自BMP/α-TCP复合材料中的释放规律符合Higuchi方程,BMP以扩散方式释放,BMF和α-TCP骨水泥复合后固化时间不受影响,BMP释放后材料强度随浸泡时间延长而增高,BMP释放4周后强度达到纯α-TCP骨水泥固化强度,X射线衍射分析表明材料向羟基磷灰石转化.骨缺损修复实验表明:新型骨水泥成骨能力强,能在短期内完全修复兔颅骨缺损.     

β-TCP对玻璃基骨水泥显微结构的影响

以生物活性玻璃粉末SiO2-CaO-P2O5系统玻璃、β-TCP和磷酸铵调和液均匀混合制得多孔玻璃基骨水泥,利用XRD、FTIR和SEM对多孔骨水泥的晶相、化学组成和显微结构进行了观察和分析,并对其显气孔率进行了测试.实验结果表明,随着浸泡时间的增加,β-TCP促进了HAP晶体的生成和完善,HAP晶体呈短柱状,交织分布于玻璃颗粒间隙,尺寸大约为200nm.对试样显气孔率测试结果表明,β-TCP的降解显著增加了骨水泥的显气孔率,并且随着β-TCP含量的增加而增加.     

玻璃基生物骨水泥内部纳米羟基磷灰石的形成研究

以CaO-SiO2-P2O5系统生物玻璃和磷酸铵调和液混合制得玻璃基生物骨水泥(GBC),利用XRD、FTIR和SEM对GBC的产物晶相、化学组成和内部显微结构进行了分析,并对其力学性能进行了测试。实验结果表明,随着浸泡时间的增加GBC中的玻璃相逐步向羟基磷灰石(HAP)微晶转化,生成的磷灰石为弱结晶度的类骨状碳酸羟基磷灰石微晶,这些微晶主要分布于玻璃粉末的界面之间,端面尺寸在30～50nm,这表明GBC中所生成的HAY晶体与人体骨有很大的相似性,因而会具有良好的生物活性。对力学性能测试的结果表明,随着浸泡时间的增加GBC的抗压强度逐步增加,在30天时可达到80MPa。因而GBC不仅具有良好的生物活性,而且具有一定的力学强度。     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨水泥的固化机理研究

制备了以ZnO为促凝剂的n-HA／CS复合骨水泥，并对其理化性能和固化机理进行了研究．结果表明，当ZnO／复合材料比为1／S，固化液／（复合材料＋ZnO）之比（L／P）为1．2mL／g时，骨水泥的抗压强度及其对应的固化时间均能够满足临床操作的需要；骨水泥快速固化的机理是其中的Zn^2＋和Ca^2＋与壳聚糖的氨基之间发生了络合反应所致，并形成了密实网络结构，其较大的收缩力使其中的水分子迅速排出，从而实现了骨水泥的快速固化，并赋予其较高的固化强度．     

羟基磷灰石晶种的形貌控制及其对磷酸钙骨水泥的原位增强研究

统考察了不同晶种调节剂及其含量对晶种生长的影响,其中包括Ｄ－山梨醇,甘露醇,乳糖,葡萄糖,果糖．在此基础上,进一步将合成的晶种应用于磷酸钙骨水泥（简称ＣＰＣ）的原位增强中,使水化产物晶体之间定向生长和排列,从而达到对ＣＰＣ进行增强的目的．晶体各向间的表面能不同或表面结构存在差异导致晶体生长速率不同是原位增强的热力学基础．实验结果表明,该方法可使ＣＰＣ的抗压强度达到７６．１ＭＰａ,径向抗张强度达到２４．５ＭＰａ．     

多孔磷酸钙骨水泥的研究进展

多孔磷酸钙骨水泥是目前骨组织工程中研究的热点,比常规磷酸钙骨水泥具有更多的优点和更大的潜力,但在临床应用上对其孔径、连通性、强度及降解速度都有严格要求.综述了多孔磷酸钙骨水泥的制备方法、存在的问题、解决办法及应用前景.     

可注射磷酸钙骨水泥的研究进展

可注射磷酸钙骨水泥以其良好的生物相容性、骨传导性和可降解性等优点被广泛应用于临床的骨替换和修复等领域。综述了磷酸钙骨水泥(CPC)注射性能的评价指标,提出了评价CPC注射性能的有效方法,讨论了骨水泥的注射体系、制备方法和组成等对CPC注射性能的改进措施,并在此基础上探讨了CPC存在的问题及对策。     

掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥的制备与性能表征

骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤, 常通过手术切除进行治疗。但术后造成的骨缺损难以自愈, 残余肿瘤细胞还会增加复发可能性。本研究开发了一种用于修复骨缺损和协同治疗骨肉瘤的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥。首先通过溶胶-凝胶法结合固态反应制备了可作为光热剂和药物载体的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷微球(MBGC-xNd), 然后将微球与海藻酸钠(SA)溶液混合制备了可同时进行光热治疗和化学治疗的可注射骨水泥(MBGC-xNd/SA)。结果表明掺Nd³⁺赋予微球可控的光热性能, 负载阿霉素(DOX)的微球显示出持续的药物释放行为。此外, 载药骨水泥的药物释放量随着温度的升高而显著增加, 说明光热疗法产生的热量可促进DOX释放。体外细胞实验结果表明, MBGC-xNd/SA具有良好的促成骨活性, 并且光热-化学联合疗法对MG-63骨肉瘤细胞起到了更显著的杀伤作用, 表现出协同效应。因此,MBGC-xNd/SA作为一种新颖的多功能骨修复材料, 在骨肉瘤的术后治疗方面具有良好的应用前景。     

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.     

碳纤维增强α-TCP/TTCP骨水泥的研究

制备了经过氧化处理的碳纤维增强磷酸钙骨水泥(α—tricalcium phosphate cement／tetracalcium phosphate，α—TCP／TTCP)，初步探讨了碳纤维长径比、含量对硬化体抗压、抗折强度的影响．实验结果表明长径比为375，添加量为0．3wt％时，增强效果最为理想，抗压强度提高了55％(最大为63．46MPa)，抗折强度提高近100％(最大为11．95MPa)，而掺入量太大及长径比太高，碳纤维因不能均匀分散将限制其性能的发挥．生物学评价实验结果表明碳纤维增强的骨水泥具有良好的生物相容性。     

磷酸钙骨粘合剂的研究

在柠檬酸中添加壳聚糖配成的固化液与磷酸钙骨水泥(CPC)调和制备的骨修复材料具有类似口香糖的胶状特性, 可应用于碎骨粘结, 称之为磷酸钙骨粘合剂(CPCBA)。本研究考察了柠檬酸的含量对抗压强度、固化时间、水化产物和粘结强度的影响, 同时对该体系进行了初步的体外生物学评价。结果显示, 加入柠檬酸可以缩短固化时间并且时间可以通过柠檬酸的含量进行调控, 同时也改善了抗水性能。壳聚糖可以与骨水泥中的钙离子发生螯合作用, 可以增加界面的粘结强度。小鼠原成骨细胞(MC3T3-E1)在其表面粘附良好, 该体系骨水泥有望取代PMMA成为新的骨粘结剂。     

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.     

Injectable Bone Cement Reinforced with Gold Nanodots Decorated rGO-Hydroxyapatite Nanocomposites,Augment Bone Regeneration

Interest in the development of new generation injectable bone cements having appropriate mechanical properties, biodegradability, and bioactivity has been rekindled with the advent of nanoscience. Injectable bone cements made with calcium sulfate (CS) are of significant interest, owing to its compatibility and optimal self-setting property. Its rapid resorption rate, lack of bioactivity, and poor mechanical strength serve as a deterrent for its wide application. Herein, a significantly improved CS-based injectable bone cement (modified calcium sulfate termed as CS_mod), reinforced with various concentrations (0–15%) of a conductive nanocomposite containing gold nanodots and nanohydroxyapatite decorated reduced graphene oxide (rGO) sheets (AuHp@rGO), and functionalized with vancomycin, is presented. The piezo-responsive cement exhibits favorable injectability and setting times, along with improved mechanical properties. The antimicrobial, osteoinductive, and osteoconductive properties of the CS_mod cement are confirmed using appropriate in vitro studies. There is an upregulation of the paracrine signaling mediated crosstalk between mesenchymal stem cells and human umbilical vein endothelial cells seeded on these cements. The ability of CS_mod to induce endothelial cell recruitment and augment bone regeneration is evidenced in relevant rat models. The results imply that the multipronged activity exhibited by the novel-CS_mod cement would be beneficial for bone repair.     

磷酸钙/BMP复合生物活性骨水泥水化性能及诱导成骨特性研究

采用微细α-磷酸三钙(α-TCP)粉料、辅助料与冻干牛骨形态发生蛋白(BMP)预先固相混合制备了新型磷酸钙(CPC)/BMP复合生物骨水泥.通过水化、凝固性能研究优化了配料成分、调和液和促凝剂组成;通过大鼠肌袋种植实验研究了骨水泥的异位成骨性能.结果表明:以α-TCP:CaHPO₄:CaO(0.95:0.025:0.025)为固相配料,以0.25mol/LNaH₂PO₄/Na₂HPO₄混合液([P]_T=0.5mol/L)作为调合液可制备性能优异的骨水泥材料,骨水泥初凝时间为6min,终凝时间为30min,固化强度达33MPa,达到临床手术的要求;α-TCP粉料粒度对骨水泥凝固性能影响显著,实验选用α-TCP粉料粒径d₅₀为1.3μm;骨水泥在Hank’s溶液中浸泡5天抗压强度可达最大值;骨水泥块经浸泡后内部生成针状羟基磷灰石晶体的网状结构.新型CPC/BMP复合骨水泥异位成骨作用明显,4周即能快速形成板层骨结构,证明该新型复合材料具有较强的诱导成骨活性.该生物活性骨水泥复合材料可望成为一类新型组织工程骨修复材料.