羥基磷灰石纖維自充填多孔生物陶瓷的制備與表征.pdf

1、羥基磷灰石(hydroxyapatite，簡寫為HA)，與人體硬組織有相似的化學(xué)成分，具有良好的生物相容性、生物活性以及骨誘導(dǎo)性。多孔HA陶瓷的孔隙結(jié)構(gòu)能夠?yàn)槔w維細(xì)胞和骨細(xì)胞向內(nèi)生長提供通道和空間，孔隙連通有利于組織液的微循環(huán)并為新生骨提供營養(yǎng)，誘導(dǎo)成骨細(xì)胞在孔壁上生長，加速了新骨組織的形成，但是純的多孔HA陶瓷，脆性大、強(qiáng)度低，限制了其在承載部位的應(yīng)用。因此，研究多孔HA陶瓷的增強(qiáng)問題十分緊迫而且意義重大。
　　 本文研究了用

2、于多孔HA陶瓷增強(qiáng)的同質(zhì)HA纖維以及含有HA纖維的多孔HA陶瓷的成型工藝。采用甲殼素溶膠-凝膠體系制備HA纖維，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化纖維的成型工藝，并對纖維進(jìn)行表面裂紋化處理。將制備所得的HA初生纖維，與同樣工藝獲得的HA料漿混合，制備HA纖維自充填多孔生物陶瓷初坯，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后得到HA纖維自充填多孔陶瓷。
　　 本研究利用X射線衍射儀(XRD)分析樣品的相組成；利用光學(xué)顯微鏡以及掃描電子顯微鏡(SEM)觀察樣品的表面形貌；通過直接

3、稱重體積計(jì)算法測定多孔體的孔隙率；使用萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)測試樣品的抗壓強(qiáng)度。研究結(jié)果表明：
　　 1.HA初生纖維制備工藝參數(shù)，HA濃度為10％(w/v)；CT(Chitin)濃度為0.8％(w/v)；凝固浴(蒸餾水)，溫度為30～50℃，凝固時(shí)間大于10s。纖維直徑、纖維形貌特征主要受原料及工藝影響。隨著漿料中HA濃度的增加，出現(xiàn)了顆粒的團(tuán)聚；凝固浴的溫度過高或過低都會(huì)影響纖維的性能。HA纖維經(jīng)過乙酸和超聲波處理后，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)預(yù)期

4、的裂紋化效果，纖維在使用前不宜處理。
　　 2.以甲殼素作載體，采用凝膠注模成型法制備三維多孔HA陶瓷。造孔劑的形狀、尺寸以及添加量對多孔體的孔徑及其分布、孔隙率影響最大。實(shí)驗(yàn)所制得的多孔體，孔徑尺寸主要分布在350～600μm；貫通孔的孔徑分布在60～190μm；孔隙率均大于60％。隨著孔隙率的增大，多孔體的抗壓強(qiáng)度下降；當(dāng)孔隙率增加到80％時(shí)，抗壓強(qiáng)度不足1MPa；多孔體的最大抗壓強(qiáng)度約為3.4MPa。
　　 3.通

5、過凝膠注模成型工藝，將HA初生纖維與HA/CT漿料混合注模成型后，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)得到HA纖維自充填多孔陶瓷。XRD驗(yàn)證了纖維與多孔體中的HA粉粒在燒結(jié)后均未發(fā)生分解。纖維充填的多孔體在燒結(jié)后尺寸收縮35～40％(未充填時(shí)收縮了55～60％)。纖維充填型多孔體的孔徑分布在347～443μm，貫通孔孔徑分布在102～118μm。造孔劑的添加量對多孔體的孔隙率影響較大，少量纖維的加入反而提高了其貫通性。燒結(jié)后的SEM照片顯示纖維在多孔集中部位起到