仿骨β-TCP生物陶瓷制备与研究

发布时间：2017-07-06 13:00

  本文关键词：仿骨β-TCP生物陶瓷制备与研究

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【摘要】：骨骼作为人体重要的组成部分，其对人体的各个脏器起着不可替代的保护和支持作用，同时还担负着支撑躯干、造血、储钙、代谢等功能，是人体生命的基础。人体含有大小共计206块骨骼，一旦骨骼出现损伤，会对人体造成极大的损害，而且大部分骨缺损不能自愈，需要进行骨移植治疗，于是仿骨材料被广泛应用起来。可用于骨移植治疗的仿骨材料多种多样，一般包括金属材料、非金属材料以及高分子材料等，每种材料根据其性质及特点还可以继续分类，目前非金属材料中的磷酸三钙基生物陶瓷材料的应用十分广泛，由于其成分与骨质中的无机相成分十分相似，所以其降解性、相容性以及在诱导骨生长方面具有特殊的优势，一直都是研究的热点。 本论文研究磷酸钙基生物陶瓷材料中的β-磷酸三钙（β-TCP）。首先以硝酸钙和PBTC为原料制备β-TCP粉体，原料成本低廉。将两种原料按照钙磷原子比为1.5:1的比例进行称量，用去离子水溶解后放在磁力搅拌器上进行反应，温度控制在85℃左右，最后得到胶状前驱体，将前驱体放在马弗炉中进行高温烧结，温度为1000℃，升温速度为3℃/min，保温6小时后得到β-TCP粉体，使用X射线衍射（XRD）仪对粉体进行分析，根据PDF标准卡片库的比对结果可知，反应获得的β-TCP粉体结晶效果良好。应用BT-9300ST型激光粒度分布仪对烧结粉体进行分析可知，粉体颗粒平均直径为11μm，且粒径分布均匀。为改善β-TCP生物陶瓷的力学性能，，对β-TCP粉体进行了改性研究。由于人体骨组织中除了主要的钙离子以外，还含有许多其它金属离子，如钠离子、钾离子、镁离子、铁离子等，本试验就是向β-TCP中添加镁离子进行改性处理，在基本工艺条件不变的情况下将原料改为硝酸钙、PBTC及硝酸镁，按照配合比例(Ca+Mg)/P=1.50(原子比)进行混合反应，便可得到改性处理的含有镁元素的β-TCP粉体，通过X射线衍射（XRD）分析与粒径分析可知改性成功且改性效果很好。 对β-TCP粉体进行仿骨陶瓷制备。本试验选择聚乙烯醇（PVA）做粘结剂，硬脂酸作为致孔剂，将原料混合后放入模具中，用热压机压制成型，然后进行烧结，温度为1250℃，升温速度不超过3℃/min，升温过程中的保温时间根据原料的性质进行设定，到达温度为1250℃后保温5小时，然后随炉冷却至室温，便得到仿骨β-TCP生物陶瓷，改性处理后的仿骨β-TCP生物陶瓷体积减小。对仿骨β-TCP生物陶瓷进行X射线衍射（XRD）仪分析发现高温烧结后β-TCP没有发生改变，且其中的添加物都被烧尽，改性处理的同样未发生变化。在对其孔隙率进行检测时发现，未改性的β-TCP生物陶瓷孔隙率在50%-85%之间，而改性处理后的则在40%-75%之间，有所降低，但是其孔径大都在几百纳米至几百微米之间，且分布较为均匀，与松质骨骨结构十分相似，有利于降解以及骨细胞的长入。对该仿骨陶瓷进行压缩试验，发现经过改性处理的仿骨β-TCP生物陶瓷的强度好于未做改性处理的。对仿骨β-TCP生物陶瓷进行体外降解试验，结果表明未做改性处理的仿骨β-TCP生物陶瓷降解率高于改性处理的仿骨β-TCP生物陶瓷，降解情况良好，改性处理仿骨β-TCP生物陶瓷降解率虽然低一些，但是28天以后的降解率最低达到了4.65%，降解情况依然良好，且其降解稳定性优于未做改性处理的仿骨β-TCP生物陶瓷。
【关键词】：β-TCP 离子改性 仿骨材料 压缩强度 体外降解
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-30
• 1.1 研究背景12-17
• 1.1.1 骨骼结构分析12-14
• 1.1.2 骨的力学性质14-15
• 1.1.3 骨损伤及治疗15-17
• 1.2 生物医用材料概述17-20
• 1.3 生物医用无机材料20-23
• 1.3.1 惰性生物医用无机材料21-22
• 1.3.2 活性生物医用无机材料22
• 1.3.3 可吸收和可降解生物医用无机材料22-23
• 1.4 磷酸三钙基生物陶瓷材料及应用23-28
• 1.5 本论文研究思路与意义28-30
• 第2章 β-TCP 粉体制备及其改性30-50
• 2.1 试验设备及药品31-32
• 2.2 试验方法及步骤32-43
• 2.2.1 前驱体制备32-37
• 2.2.2 脱水与烧结37-40
• 2.2.3 X 射线衍射（XRD）分析40-41
• 2.2.4 粒径分析41-43
• 2.3 添加 Mg 离子进行改性处理43-48
• 2.3.1 X 射线衍射（XRD）分析45-46
• 2.3.2 粒径分析46-48
• 2.4 本章小结48-50
• 第3章 仿骨β-TCP 生物陶瓷制备及性能50-70
• 3.1 试验仪器及药品52
• 3.2 试验方法及步骤52-59
• 3.2.1 粘结剂与致孔剂53-54
• 3.2.2 成型制备54-57
• 3.2.3 烧结57-59
• 3.3 X 射线衍射（XRD）分析59-60
• 3.4 能谱分析60-62
• 3.5 仿骨β-TCP 生物陶瓷结构62-66
• 3.5.1 气孔率62
• 3.5.2 孔径大小62-66
• 3.6 仿骨β-TCP 生物陶瓷强度66-67
• 3.7 本章小结67-70
• 第4章 仿骨β-TCP 生物陶瓷体外降解试验70-80
• 4.1 试验仪器及药品70-71
• 4.2 试验方法及步骤71-74
• 4.2.1 模拟体液配置71-73
• 4.2.2 仿骨β-TCP 降解性测试73-74
• 4.3 试验结果与分析74-78
• 4.3.1 降解率分析74-75
• 4.3.2 能谱分析75-78
• 4.4 本章小结78-80
• 第5章 结论与展望80-82
• 5.1 主要结论80
• 5.2 展望80-82
• 参考文献82-90
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目情况90-92
• 导师及作者简介92-94
• 致谢94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：526257