復(fù)相磷酸鈣在醋酸鹽緩沖溶液中溶解行為研究.pdf

1、磷酸鈣由于其在化學(xué)組成和生物性能上與骨骼無(wú)機(jī)相具有相似性而廣泛地應(yīng)用作骨組織替代材料。目前對(duì)磷酸鈣的研究熱點(diǎn)之一是其生物降解性的應(yīng)用，比如骨組織工程支架材料、修復(fù)材料等。不同的應(yīng)用用途和植入環(huán)境等對(duì)磷酸鈣材料的生物降解速率要求不同，而目前已有單相磷酸鈣材料的生物降解速率過(guò)快或過(guò)慢，可調(diào)節(jié)程度很小。因此，研究和開(kāi)發(fā)出生物降解速率和形貌變化可調(diào)節(jié)的磷酸鈣材料已成為當(dāng)前生物材料界一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。 在磷酸鈣材料中，完全化學(xué)計(jì)量比的

2、羥基磷灰石(HA)生物降解能力很弱。磷酸三鈣(TCP)具有較好的生物相容性，與骨結(jié)合性好，無(wú)排異反應(yīng)，但溶解過(guò)快。TCP具有與HA不同的生物性能，最大的區(qū)別就是TCP可以發(fā)生生物降解，植入體內(nèi)可以被生物吸收，并且α-TCP的溶解速率大于β-TCP。要使磷酸鈣具有生物降解能力可調(diào)性，將上述幾種材料復(fù)合成復(fù)相磷酸鈣是一種有效途徑。 按生物環(huán)境下細(xì)胞尺度在微米級(jí)別上，因此，將不同晶相的晶粒形成一個(gè)納米結(jié)構(gòu)化的團(tuán)簇(即在幾百納米～微米范

3、圍內(nèi)各相均勻分布的納米晶粒團(tuán)聚體)，這樣才能有效地發(fā)揮出復(fù)相調(diào)節(jié)生物降解速率的效能。因此，本論文采用將不同生物降解速率的磷酸鈣形成納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相材料以及與單相磷酸鈣相結(jié)合的研究思路，來(lái)實(shí)現(xiàn)磷酸鈣材料的生物降解速率在一定范圍內(nèi)、連續(xù)調(diào)節(jié)的目的。通過(guò)形成Ca/P比可控的無(wú)定形磷酸鈣先驅(qū)體，經(jīng)動(dòng)力學(xué)上控制(如熱處理)的技術(shù)路線(xiàn)，制備出所需單相磷酸鈣和納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相磷酸鈣材料。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)單相磷酸鈣，納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相磷酸鈣材料的制備方法、生

4、物降解特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 本論文在下列方面開(kāi)展了研究工作： 1.單相磷酸鈣和納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相材料的制備 以不同Ca/P比的無(wú)定形磷酸鈣為先驅(qū)體，經(jīng)過(guò)動(dòng)力學(xué)上的控制形成單相或復(fù)相磷酸鈣；利用無(wú)定形磷酸鈣初次顆粒具有40～100nm的特點(diǎn)，保證能形成具有均勻調(diào)控性能的、納米結(jié)構(gòu)化的復(fù)相磷酸鈣顆粒。 將Ca/P比為1.5的ACP經(jīng)800℃、1小時(shí)熱處理后可獲得α-TCP單相粉末；經(jīng)900℃、1小時(shí)熱處理后可獲

5、得β-TCP單相粉末。將Ca/P比為1.5的ACP在800～900℃范圍內(nèi)1小時(shí)熱處理后，可形成α/β復(fù)相粉末，其β-TCP相含量隨溫度升高從0％至100％任意可調(diào)。 將由碳酸根加入引起Ca/P比不同的ACP在800～900℃范圍內(nèi)1小時(shí)熱處理法后可獲得三相含量不同的α/β/HA復(fù)相粉末。當(dāng)碳酸根加入量＜15mol％(碳酸根相對(duì)于磷酸根的摩爾比)，只能形成α-TCP單相或α/β復(fù)相粉末；當(dāng)碳酸根加入量＞60mol％，只能形成HA

6、單相粉末；當(dāng)碳酸根加入量15mol％～60mol％范圍內(nèi)，其HA相含量隨碳酸根加入量升高從0％至100％任意可調(diào)。而且制得的α/β-TCP和α/β/HA復(fù)相粉末具有納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。 由ACP作為先驅(qū)體，能制備出α-TCP、β-TCP和HA單相納米粉末，也能制備出這些磷酸鈣間的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相磷酸鈣，為制備高性能磷酸鈣材料提供了一種新途徑。 2.單相磷酸鈣和納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相磷酸鈣的生物體外降解研究 采用pH值為

7、5.0的醋酸鹽緩沖溶液，將單相磷酸鈣和納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相磷酸鈣粉末在該溶液中浸泡，采用磷酸鈣溶解定點(diǎn)分析鈣離子濃度實(shí)驗(yàn)與磷酸鈣溶解連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)試pH實(shí)驗(yàn)相接合的方法，測(cè)量不同浸泡時(shí)間的液體中Ca2+和PO43-的濃度，研究該材料的生物體外降解特性。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：這些粉末的生物體外降解速率由大到小的順序?yàn)椋害?TCP＞α/β-TCP＞β-TCP＞α/β/HA＞HA；納米結(jié)構(gòu)化復(fù)相磷酸鈣顯示出降解速率可調(diào)性和形貌可調(diào)性，以及優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特