原料粒度对磷酸钙骨水泥的流变性和可注射性的影响

以等质量的磷酸氢钙(DCPA)和部分结晶磷酸钙(PCCP)组成的磷酸钙骨水泥粉体作为研究对象,采用单因素实验,研究了DCPA和PCCP粒度变化对骨水泥流变性和可注射性的影响.结果表明:随着DCPA粒径的减小,骨水泥浆体的粘度和屈服应力有所增大,但对可注射性影响较小.而PCCP的粒度变化对骨水泥的流变性能和可注射性影响较大.随着PCCP粒径的减小,骨水泥浆体的粘度和屈服应力明显提高,可注射性则明显降低.综合考虑骨水泥的可注射性、抗压强度和凝结时间的变化,在0.5的液固比下,当DCPA平均粒径为2μm左右和PCCP平均粒径为23μm左右时所配成的磷酸钙骨水泥的性能最好.     

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。     

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。     

自硬化磷酸钙骨水泥的微结构分析

应用SEM研究了磷酸四钙(TTCP)和无水磷酸氢钙(DCPA)组成的磷酸钙骨水泥(CPC)体系水化过程中浆体的微结构.结果表明:完全硬化的CPC由纳米级针状羟基磷灰石微晶组成,微晶与人体骨有类似的低结晶度和结构特性.CPC产物结晶形态与Ca与P摩尔比有关,Ca与P摩尔比减小,CPC水化产物的轴比增大而形态较细长.     

纳米SiO_2对硅酸三钙基骨水泥性能的影响

研究纳米SiO2对硅酸三钙(Ca3SiO5,简称C3S)基骨水泥性能的影响。结果表明:纳米SiO2的掺入,可以加快C3S的水化进程,但延缓了浆体的凝结。纳米SiO2与Ca(OH)2反应生成较低n(Ca)/n(Si)的CSH凝胶,降低了固化体中Ca(OH)2的含量。纳米SiO2与Ca(OH)2反应生成的CSH凝胶呈网络交织状结构,既可对固化体起到密实填充作用,又可增强固化体的胶凝性能,从而提高固化体的力学性能。固化体中Ca(OH)2的含量随纳米SiO2掺入量增加而降低;当SiO2掺入量达到6%时,固化体中CSH凝胶的平均n(Ca)/n(Si)开始降低。     

聚合磷酸钙骨水泥的物性研究

研究了用有机聚合物调和液制备的聚合磷酸钙骨水泥(PCPC),实验表明聚丙烯酸(PCA)水溶液或丙烯酸和衣康酸共聚物(PAIA)水溶液中羧基基团与碱性TTCP发生酸碱反应,形成聚羧酸钙包裹TTCP和DCPA颗粒的结构,凝结时间大大缩短,抗压强度显著提高,反应后期有少量羟基磷灰石微晶生成.加入PCA或PAIA聚合酸使PCPC固化体24h抗压强度分别达到81.0MPa和90.6MPa,PCPC在牙科等临床领域有良好应用前景.     

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     

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。     

磷酸钙骨水泥水化过程中浆体pH值变化的研究

为避免磷酸钙骨水泥(CPC)浆体固化过程中的pH值变化对人体的不良影响,着重研究了pH值相关影响因素.研究表明:水化过程中CPC的pH值随Ca与P的摩尔比减小而降低,加入晶种,同期pH值变化值降低.颗粒大小不同匹配可调节CPC浆体pH值变化,较大粒径TTCP和较小粒径DCPA匹配有利于得到近中性的pH变化值,适于临床应用.     

稀土氧化钇改性磷酸钙骨水泥的研究

磷酸钙骨水泥是一种新型的自固化的非陶瓷羟基磷灰石人造骨材料,具有良好的生物相容性、自固化能力、易于塑形、与成骨活性相协调的溶解性能可作为药物、生物活性因子缓释载体等优越的性能。稀土掺杂羟基磷灰石,对羟基磷灰石的合成有促进作用,并且使其具有更稳定的性质。钇的加入有助于羟基磷灰石生物活性的提高。笔者利用钇掺改善羟基磷灰石生物活性作为探讨。其采用氧化钇对磷酸钙骨水泥进行改性研究,考察磷酸钙骨水泥凝结时间、可注射性和孔隙率等基本性能。采用X射线衍射分析骨水泥粉末在水化过程中的变化及其最终产物。采用电镜观察产物的微结构和表面形貌。研究结果表明:钇加入没有影响磷酸钙骨水泥的水化,并且随着钇含量的增加磷酸钙骨水泥的固化体凝结时间逐渐延长,其中氧化钇含量在5%时凝结时间最短;骨水泥浆体的可注射性变大,其中氧化钇含量在1.5%时可注射性最大(壳聚糖溶液)。磷酸钙骨水泥水化最终产物为片状或棒状的羟基磷灰石,其结构呈紧密联系,但表面有较多的孔隙,且随着钇含量的增加孔隙率有增加的趋势。     

碳纤维增强磷酸钙骨水泥复合材料

采用碳纤维为增强相以提高磷酸钙骨水泥的力学性能。利用硝酸液态氧化法对碳纤维进行表面处理。仿照天然骨的结构,将处理后的碳纤维均匀埋于材料的受力面。制得的碳长纤维增强磷酸钙骨水泥生物复合材料,其抗折强度为10．80MPa。同样制备条件下,加入未处理的碳纤维,复合材料的抗折强度为6．35MPa,未加碳纤维骨水泥材料的抗折强度为5．81MPa。因此,以碳纤维为增强相并经表面处理后,可大大提高与骨水泥之间的界面结合强度,从而有效传递载荷,得到的复合材料的力学性能显著提高。利用X射线衍射及扫描电镜对复合材料的水化产物及微观结构进行了检测。     

碳/碳复合材料表面软复合磷酸钙层

为改进碳／碳复合材料的生物活性，发展了表面软复合磷酸钙层的制备工艺。首先在碳／碳复合材料表面通过离子束辅助沉积技术形成的钛镀层，然后经浓碱液处理后呈多孔网状，该网状结构可在模拟体液（SBF）中诱导沉积出生理磷灰石层，从而在碳／碳复合材料表面形成软复合磷酸钙层。所获得的软复合磷酸钙层厚度约为8μm ，结晶结构为羟基磷灰石，但其Ca,P摩尔比n(Ca)/n(P)低于1．67。     

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。     

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。     

原料颗粒对磷酸钙骨水泥水化硬化过程的影响

系统地研究了原料颗粒对磷酸钙骨水泥（ｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅｃｅｍｅｎｔ,ＣＰＣ）水化硬化过程的影响规律,以等摩尔的磷酸四钙（ｔｅｔｒａｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅ,ＴＥＣＰ）和无水磷酸氢钙（ｄｉｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅａｎｈｙｄｒｏｕｓ,ＤＣＰＡ）的混合物为ＣＰＣ粉末作为研究对象,ｐＨ值变化表明,ＣＰＣ水化控制步骤在于ＤＣＰＡ的溶解,降低ＤＣＰＡ的粒径会国快ＣＰＣ的水化反应速     

几种阳离子置换磷酸钙生物陶瓷的XRD分析

磷酸钙生物陶瓷中存在阳离子置换现象。对可吸收Ｃａ２ＮａＫ（ＰＯ４）２陶瓷,湿法合成的含锶和空镧羟基磷灰石进行Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析发现：Ｃａ２ＮａＫ（ＰＯ４）２可看作Ｎａ＾＋在ＫＣａＰＯ４中的固溶体,其热稳定性变差,分解出磷酸三钙和氧化钙,相同配普下含镧羟基磷灰石的衍射峰的宽化和弱化更严重,其热稳定性更差。     

Compressive strength and biomineralisation improvement by water glass coating on porous calcium phosphate scaffolds

Calcium phosphate (Ca–P) based scaffolds were found to be a favourable alternative for orthopaedic applications because of their similar chemical composition to natural bone. In this study, porous triphasic Ca–P scaffolds containing macropores (∽200?μm) interconnected with micropores (∽20?μm) were fabricated using an extrusion method. The hydroxyapatite/tricalcium phosphate ratio of the porous scaffolds was varied using different ratios of starting materials while keeping the Ca/P ratio fixed (1.5). A water glass coating on the porous Ca–P scaffolds increased the compressive strength by 45% without significantly decreasing the porosity of the H100D50 scaffold. The maximum compressive strength, ～15?MPa, was achieved on the H100D50 scaffold. The ability for apatite formation in simulated body fluid was amplified by the water glass coating on the sintered Ca–P scaffolds. Therefore, a water glass coating can be used to enhance the mechanical properties as well as the biomineralisation of the porous ceramic scaffolds.     

磷酸钙骨水泥中羟基磷灰石在碳纳米管上的吸附生长

为提高磷酸钙骨水泥(calcium phosphate bone cement,CPC)的力学性能,扩大其临床应用,制备了碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)增强的CPC复合材料.在复合材料微观结构观察中发现:CNTs在骨水泥固化体中以一种新颖的形式存在,即CNTs在基体中已失去本来形貌,骨水泥水化产物羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)在其表面生长包覆,最终形成了HA/CNTs复合增强体.对该复合增强体的形成过程进行了研究,并提出了HA在CNTs上吸附生长的模型.     

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。