丁二酸和pH值對水熱合成法中α-半水硫酸鈣骨水泥晶體形貌和性能的影響.pdf

1、目的:半水硫酸鈣作為一種骨填充修復材料應用在骨科臨床上已有百余年歷史。但是其抗壓強度欠佳、降解過快等缺陷限制了它在骨科的廣泛應用。半水硫酸鈣的性能跟半水硫酸鈣形貌的有很大的關(guān)系。在水熱合成法中，α-半水硫酸鈣的生長習性為針狀晶體，加入丁二酸轉(zhuǎn)晶劑，會使α-半水硫酸鈣由針狀向短柱狀轉(zhuǎn)變。而在不同的pH值的條件下，α-半水硫酸鈣晶體形貌也有很大區(qū)別。因此，丁二酸以及酸堿度即pH值在α-半水硫酸鈣的結(jié)晶過程中是很重要的因素。本課題主要研究丁二

2、酸和pH值對水熱合成法中α-半水硫酸鈣骨水泥形貌的影響。
　　方法:
　　1.α-CSH是由二水硫酸鈣(CSD)鹽溶液在110℃油浴溫度下反應48小時制備得到。共分兩組，第一組不含0.75g(0.45％)的丁二酸，第二組含有0.75g(0.45％)的丁二酸。然后兩組均加入50g(23.26％)的氯化鈣，165ml(44.4％)乙醇和165g去離子水的350ml的混合溶液用磁力攪拌器充分攪拌30分鐘后，用1mol/L鹽酸和1m

3、ol/L氫氧化鈉對溶液的pH值進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍在1.5至8.0之間。之后，溶液轉(zhuǎn)移到三口燒瓶中，置入110℃的油浴鍋中，然后再迅速加入10g(5.71％)的二水硫酸鈣進行反應，溶液中的磁力轉(zhuǎn)予以350轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)。48小時之后，反應液被過濾，過濾之后的粉末迅速轉(zhuǎn)移至110℃的烘箱中烘30分鐘。
　　2.將上述制備的粉末用X線衍射儀（XRD，Bruker D8 Advance，德國）和場發(fā)射掃描電鏡（SEM，TM-1000，日

4、本）進行表征。
　　3.將制備的α-CSH粉末和去離子水以固液比為1g∶0.3ml制備成底部直徑為6mm高為10mm的圓柱體，用萬能力學測試機（Instron5985，美國）測試其抗壓強度。
　　4.將不同條件下制備的半水硫酸鈣制成直徑10mm×高3mm大小的樣品，將樣品浸泡在SBF中，測其不同時間點的降解率。
　　5.將MG63細胞分別與材料浸提液培養(yǎng)，運用CCK-8檢測細胞的增殖情況。
　　結(jié)果:
　　

5、在無丁二酸組中，A1組、A2組、A3組的pH值分別為1.50、6.98、8.78時，可以制備出平均長寬比分別為9.04、1.05、0.91的α-CSH，其制備出的圓柱體的抗壓強度分別為10.50±0.65Mpa，13.45±0.95Mpa，15.71±1.07Mpa，當pH為10.00時，則不能制備出α-CSH;在添加了丁二酸組中，B1組、B2組、B3組的pH分別值為1.50、2.38、2.50時，可以制備出平均長寬比分別為8.21、1

6、.27、0.21的α-CSH，其制備出的圓柱體的抗壓強度分別為10.71±0.67Mpa，20.36±1.31Mpa，20.50±1.43Mpa，當pH值為3.00時，則不能制備出α-CSH。A1組B1組之間和B2組B3組之間沒有統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，其余各組之間均有明顯差異(P＜0.05)。不同條件下制備出來的α-CSH加水固化后的體外降解情況，不同組降解率達到50％的天數(shù)不同。A1組是20天，A2組是26天，A3組是28天，B

7、1組是22天，B2組和B3組是32天。在細胞增殖實驗中，各組材料光吸收度(OD值)隨培養(yǎng)時間的延長而逐漸升高，相同天數(shù)的各組之間沒有明顯差異(P＞0.05)。
　　結(jié)論:
　　在水熱合成α-半水硫酸鈣的過程中，pH對半水硫酸鈣晶體形貌的影響非常顯著，對丁二酸的調(diào)晶效果的影響也非常明顯。在不同條件下，生成的α-CSH晶體形貌變化較大。不同形貌的α-CSH自固化后，引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)的疏密程度不同，導致了其不同的抗壓強度。長寬比較小，