生物活性玻璃支架材料制備工藝的研究.pdf

1、作為骨組織體外構(gòu)建的細(xì)胞載體材料，要求骨組織工程支架具有良好的生物相容性、三維連通多孔結(jié)構(gòu)、可加工性、一定的機(jī)械強(qiáng)度以及良好的細(xì)胞親和性和材料細(xì)胞界面。骨齒科修復(fù)的臨床應(yīng)用表明，生物活性玻璃是一類具有良好生物相容性、生物活性和骨形成特性的骨修復(fù)材料。特別是近年來(lái)研制成功的溶膠—凝膠生物活性玻璃，由于同時(shí)具有較熔融法制備的生物玻璃更高的生物活性和納米微孔結(jié)構(gòu)，從而成為一類新型的骨修復(fù)和骨組織工程材料。 本研究采用溶膠—凝膠法和熔融

2、法制備了不同組成的生物活性玻璃粉體原料58S、77S和45S5，并以三種粉體為原料通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)制備出具有高孔隙率、大孔徑、孔隙率可控及一定機(jī)械強(qiáng)度的生物活性玻璃支架材料。利用體外模擬實(shí)驗(yàn)方法結(jié)合DSC/TG、SEM/EDX、XRD及FTIR等材料顯微結(jié)構(gòu)及性能研究手段分析比較了所制備的各種粉體原料和多孔材料的顯微結(jié)構(gòu)、表面形貌、抗折強(qiáng)度及生物活性和生物礦化性能。 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用溶膠—凝膠法制備的生物活性玻璃粉體原料顆粒粒度小，

3、顆粒尺寸小于5μm，顆粒間的分散性較好，未出現(xiàn)顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，具有巨大的比表面積和大量納米級(jí)微孔，體外模擬實(shí)驗(yàn)也表明溶膠—凝膠法制備的生物活性玻璃具有更高的生物活性，是一種具有很高應(yīng)用價(jià)值的骨修復(fù)及骨組織工程材料。 本研究采用碳酸氫銨和淀粉混合為造孔劑，制備了不同生物活性玻璃多孔支架，并探討和優(yōu)化了此類多孔支架材料的制備工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)在干壓成型壓力為20MPa、造孔劑含量為60％、燒成溫度為800℃、熔融法制備的45S5的加

4、入量為10％的條件下，制備出大孔徑為100μm～300μm，具有一定微小孔徑(＜20μm=，抗折強(qiáng)度達(dá)到4.5MP，孔隙率達(dá)到68.74％的生物活性玻璃多孔支架材料。研究結(jié)果表明通過(guò)在58S和77S中添加一定量的45S5可提高所制備支架材料的抗折強(qiáng)度。 采用體外模擬實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試了所制備支架材料的生物活性和生物礦化性能。研究發(fā)現(xiàn)單獨(dú)采用58S制備的樣品B1的生物活性和生物礦化性能最高，其次是58S與45S5混合制備的樣品B4，然后

5、才是用77S制備的樣品B5。樣品B1和B4在37℃的模擬生理溶液中浸泡4小時(shí)，其樣品表面及其孔壁上布滿了由無(wú)定形態(tài)礦化成網(wǎng)枝狀的碳酸羥基磷灰石(HCA)微晶構(gòu)成的球形晶簇，晶簇尺寸約1～2μm，反應(yīng)1天后，形成的球形晶簇的直徑有所增大(直徑約4μm)，并融合成片覆蓋于整個(gè)材料孔洞的表面。樣品B2浸泡1天后試樣表面僅出現(xiàn)零星的晶簇。通過(guò)將77S與45S5以一定的比例混合制備的樣品B5的生物活性和生物礦化性能得到提高，樣品B5在模擬生理溶液