不同鈣磷摩爾比-多重孔隙磷酸鈣骨水泥的研究.pdf

1、由于磷酸鈣骨水泥(Calcium Phosphate Cement，CPC)具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，室溫下可自固化塑型，固化時(shí)不放熱等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成功地被應(yīng)用于臨床硬組織修復(fù)和替代。但是，大部分磷酸鈣骨水泥的固相成分都是難溶的磷酸鈣鹽并且具有較低的鈣磷摩爾比，這將會(huì)減緩磷酸鈣骨水泥的溶解以及向羥基磷灰石的轉(zhuǎn)變，影響磷酸鈣骨水泥的生物相容性和降解速率。其中Biocement D由于其優(yōu)良的性能被廣泛研究，但是它的固相成分均為難溶性鈣

2、鹽，而且它的鈣磷摩爾比只有1.50。另外，傳統(tǒng)磷酸鈣骨水泥缺少適合細(xì)胞生長的微孔和骨組織長入的大孔，生物降解較緩慢，雖有研究制備具有多孔結(jié)構(gòu)的磷酸鈣骨水泥。然而，過大的孔徑和過快的成孔速率將影響磷酸鈣骨水泥植入人體前期的力學(xué)性能，因此，本論文的目的通過添加易溶鈣鹽和可降解的殼聚糖，制備不同鈣磷摩爾比的磷酸鈣骨水泥，利用易溶鈣鹽的溶解和殼聚糖的降解在體內(nèi)不同時(shí)間形成不同尺寸的多重孔隙結(jié)構(gòu)的磷酸鈣骨水泥。
　　 本論文采用磷酸鈣骨水

3、泥Biocement D的配方，添加具有一定粒徑(20-37.5μm)的可溶性鈣鹽氯化鈣，制備鈣磷摩爾比分別為1.60、1.67和1.80的磷酸鈣骨水泥。在此基礎(chǔ)上，分別在磷酸鈣骨水泥(Biocement D)的固相配方中添加不同量的粒徑為20-37.5μm的氯化鈣顆粒和粒徑為150-300μm的殼聚糖作為成孔劑制備具有多重孔隙結(jié)構(gòu)的磷酸鈣骨水泥。測試不同鈣磷摩爾比磷酸鈣骨水泥和多重孔隙磷酸鈣骨水泥的凝結(jié)時(shí)間，所制備磷酸鈣骨水泥進(jìn)行體外

4、模擬浸泡研究，通過X-射線衍射(XRD)、力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)機(jī)和掃描電鏡(SEM)等研究磷酸鈣骨水泥相成分、抗壓強(qiáng)度和斷面微觀形貌，并且通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)所制備磷酸鈣骨水泥的生物學(xué)性能。
　　 結(jié)果表明：在添加氯化鈣的磷酸鈣骨水泥中，隨著鈣磷摩爾比的增加，磷酸鈣骨水泥的初、終凝時(shí)間都有顯著性增加，初凝時(shí)間在7-10 min，終凝時(shí)間在12-14 min，除1.80-CPC外，凝固時(shí)間能滿足臨床應(yīng)用的需要。體外模擬浸泡3 d和7 d后，添

5、加了氯化鈣的磷酸鈣骨水泥的抗壓強(qiáng)度都有了顯著性提高，但是和對(duì)照組相比沒有顯著性差異。加入CaCl2可提供較多的Ca2+，在水化和體外浸泡過程中促進(jìn)CPC的起始原料向終相HA生成，1.67-CPC和1.80-CPC體外模擬浸泡后，形成類骨弱結(jié)晶磷灰石結(jié)構(gòu)的終產(chǎn)物，具有快速降解和優(yōu)異生物相容性的特點(diǎn)。水化24小時(shí)候后，隨著鈣磷摩爾比的提高，磷酸鈣骨水泥的孔隙率有了顯著性提高，鈣磷摩爾比為1.80的磷酸鈣水泥的孔隙率最大，為34.2±0.3％

6、。
　　 經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：添加氯化鈣和殼聚糖的CPC的凝結(jié)時(shí)間顯著性減小，四組磷酸鈣骨水泥的初凝時(shí)間為5-7 min，終凝時(shí)間為10-14 min。水化24小時(shí)后，多重孔隙磷酸鈣骨水泥的抗壓強(qiáng)度最大為4.78±0.17 MPa，體外模擬浸泡7天后，抗壓強(qiáng)度最大為17.8±0.601 MPa，與對(duì)照組磷酸鈣骨水泥顯著性降低。多重孔隙磷酸鈣骨水泥的孔隙率顯著性提高，水化24小時(shí)后最大為40.5±2.2％，體外模擬浸泡7天后，最大為36

7、.2±0.4％。多重孔隙磷酸鈣骨水泥經(jīng)過體外模擬浸泡之后，形成孔徑為數(shù)百微米的多孔疏松結(jié)構(gòu)，以及弱結(jié)晶類骨磷灰石的終產(chǎn)物。
　　 體外細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果顯示，經(jīng)過7天的細(xì)胞培養(yǎng)，鈣磷摩爾比為1.60、1.67和1.80三組磷酸鈣骨水泥較對(duì)照組磷酸鈣骨水泥的細(xì)胞數(shù)量有了顯著性提高。增加鈣磷摩爾比的CPC實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞的堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)活性顯著性提高，說明提高鈣磷摩爾比可以提高磷酸鈣骨水泥的生物相

8、容性。鈣磷摩爾比為1.67和1.80的兩組磷酸鈣骨水泥的內(nèi)部清晰地看到成骨細(xì)胞沿著孔壁粘附增殖，細(xì)胞形態(tài)完整，說明較高鈣磷摩爾比所產(chǎn)生的多孔疏松結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞在磷酸鈣骨水泥內(nèi)部粘附增殖。不同鈣磷摩爾比磷酸鈣骨水泥和多重孔隙磷酸鈣骨水泥的對(duì)比細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過7d的細(xì)胞培養(yǎng)，鈣磷摩爾比為1.60和1.67的多重孔隙磷酸鈣骨水泥的細(xì)胞數(shù)量都有了顯著性增加；鈣磷摩爾比為1.50和1.67的多重孔隙磷酸鈣骨水泥的細(xì)胞活性也有了顯著性提高。