定向多孔HA-BT復(fù)合生物陶瓷的制備、調(diào)控及性能研究.pdf

1、為了使多孔生物材料能夠滿足不同缺陷部位的臨床應(yīng)用要求，其多孔結(jié)構(gòu)需要具備各向異性的特征，且天然骨具有壓電效應(yīng)的特征已得到廣泛認(rèn)同，因此精細(xì)設(shè)計(jì)并可控制備出具備各向異性特征且具有壓電性能的多孔生物陶瓷材料，對拓寬骨組織工程用多孔生物材料在醫(yī)學(xué)臨床上的應(yīng)用具有重要意義。本文采用冰模板法對HA/BaTiO3復(fù)合生物陶瓷進(jìn)行定向多孔結(jié)構(gòu)的制備，重點(diǎn)研究了漿料流變性能及冷凍條件等參數(shù)對多孔特性的影響方式和作用機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了對多孔微觀結(jié)構(gòu)及其相關(guān)性能

2、的調(diào)控，賦予了多孔生物陶瓷材料類似天然骨的壓電效應(yīng)。論文的主要研究成果如下:
　　1.探討了冷凍澆注法制備定向多孔HA陶瓷支架微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控機(jī)理及影響規(guī)律。采用近納米級的陶瓷顆粒不利于獲得致密的片層陶瓷孔壁;微米級的顆粒所配漿料分散劑加入量為1 wt.％時(shí)，有益于獲得結(jié)構(gòu)均勻的多孔材料;冷凍澆注過程所采用的漿料已具有足夠均勻性和穩(wěn)定性，無需調(diào)節(jié)漿料pH值;粘結(jié)劑含量在1wt.％時(shí)，可獲得片層孔結(jié)構(gòu)完整且致密的多孔結(jié)構(gòu)。采用雙向制冷

3、方式才能獲得長程有序的定向多孔結(jié)構(gòu);隨著冷凍速率的升高，片層狀多孔結(jié)構(gòu)的層間距減小，陶瓷層厚度增加。
　　2.研究了不同HA與BT體積比及顆粒尺寸，在固態(tài)體積分?jǐn)?shù)及冷凍速率變化下對形貌調(diào)控和性能影響的變化趨勢。HA10/BT90的多孔壓電復(fù)合陶瓷由于其壓電系數(shù)高于天然骨中報(bào)道的最高值，且具有最良好的多孔片層孔道平行度，以及最厚和最致密的片層陶瓷孔壁，在壓電效應(yīng)刺激骨自愈，重建和再生方面具有更大優(yōu)勢。采用1HA/0.29BT和0.2

4、HA/1.49BT尺寸搭配所得多孔陶瓷不僅能獲得明顯的長程有序結(jié)構(gòu)，而且片層陶瓷孔壁的致密度高，無大孔洞和裂紋的出現(xiàn)。隨著漿料固態(tài)體積分?jǐn)?shù)和冷凍速率的增加，兩類顆粒尺寸所得多孔結(jié)構(gòu)的片層間距均減小，孔壁陶瓷層厚度均增加，且孔壁表面都依然保留了樹枝狀突起和致密光滑的細(xì)節(jié)。結(jié)合了凝膠注模工藝和引入第二相模板纖維，獲得了片層孔道和有機(jī)模板形成的圓柱形孔道共存的復(fù)合多孔結(jié)構(gòu)。
　　3.通過體外細(xì)胞培養(yǎng)(MTT法)證實(shí)了冰模板法所制備的多孔

5、HA/BT陶瓷材料對L929成纖維細(xì)胞無毒性。層狀多孔結(jié)構(gòu)有利于成骨細(xì)胞MG-63的增殖和分化，且孔隙率為50％時(shí)的多孔陶瓷對細(xì)胞增殖和分化作用最明顯。在單純極化未施加載荷條件下的多孔HA10/BT90復(fù)合壓電陶瓷對于促進(jìn)成骨細(xì)胞黏附、增殖與分化作用不明顯，今后的工作應(yīng)集中于靜態(tài)與加載條件下開展細(xì)胞培養(yǎng)對比實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行HA/BT陶瓷的植入實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步評估壓電植入體與宿主之間的生長行為。
　　綜上所述，采用冰模板法制備的定向多孔HA