降解速率可剪裁生物活性陶瓷的制备与性能研究

发布时间：2020-07-19 21:29

【摘要】：由于自体骨来源的局限性以及异体骨的免疫排斥风险等问题,人们逐渐将关注重点转移到人工骨植入物上。微球型材料具有比表面积大、流动性与填充性好等优点,成为骨修复领域一类典型的材料形式。本文使用自行设计的核-壳结构生物陶瓷微球制备技术平台,通过一系列预实验对相关过程参数进行改进和优化,成功制备出降解速率可剪裁核-壳双层结构型异质离子选择性掺杂单相生物陶瓷微颗粒。分析表明,制备的陶瓷颗粒尺寸均一、球形度好,核-壳结构组分分布明显。体外浸泡实验表明,不同微球在降解速率上出现明显差别,但均表现出良好的生物活性;体外细胞实验和新西兰兔股骨缺损动物模型实验反映出,以掺锶硅灰石为核层、掺镁硅灰石为壳层的微球均显示出良好的细胞相容性和促成骨活性;同时,因不同含量镁掺杂壳层硅灰石产生不同的烧结致密性,活体动物体内促成骨效率存在明显差异。上述结果表明离子掺杂能构建并调控生物活性陶瓷的降解速率和促成骨性能,从而有望为临床提供相匹配的新材料体系。其次,以类似工艺制备出镁含量不同的两组锶、镁机械杂化微球和核-壳结构微球,并实现对核-壳结构微球的壳层进行精准造孔。理化性能评估表明,壳层造孔能更好地解决核层早期溶解并且核层组分中多元活性离子释放等问题;兔股骨缺损动物模型实验表明组分分布以及微结构构造均显著影响新骨再生并向材料内部浸润,并且证实按核-壳结构进行多组分分布设计更有利于促进骨再生修复和调控微球材料降解吸收。再次,本论文还初步探讨了磷酸三钙与硅灰石两相核-壳三层化结构徽球材料制备以及成骨活性。大型动物比格犬股骨缺损模型研究表明,复合微球成骨活性显著优于目前临床用的磷酸三钙陶瓷徽球,进一步证实核-壳结构复合生物陶瓷具有极大的临床应用潜力。综上所述,本论文全面论证了组分分布可调、特定组分内部微结构可调可控型核-壳结构生物活性陶瓷材料的理化和生物学性能优势,这些研究成果为设计临床不同适应症特定需求骨植入材料开拓了新思路,同时有望为骨修复以及多种组织修复提供新型植入材料。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.1
【图文】：

分级结构,分解代谢,血管床,合成代谢

的方式被激活［２２，２３］。合成代谢持续一段时间后将由分解代谢控制。愈伤组织体逡逑积的减小是这种代谢活动的象征。当血管床增加且血管流速恢复到损伤前水平逡逑时，分解代谢就到达了最后阶段［２４，２５１。图１．２ＰＨ兑明了典型的骨折愈合情况下不逡逑同阶段发生的生物学事件和涉及的相关细胞。逡逑２逡逑

装置图,装置图,微球,微球结构

ＣＳｉ－Ｓｒ４＠ＣＳｉ－Ｓｒ４；同理，先后用邋ＣａＳｉ－Ｍｇ６邋和邋ＣａＳｉ－ＭｇｌＯ邋替代壳层的邋ＣＳｉ－Ｓｒ４，逡逑其他流程不变，获得的微球分别记为ＣＳｉ－Ｓｒ４＠ＣＳｉ－Ｍｇ６和ＣＳｉ－Ｓｒ４＠ＣＳｉ－Ｍｇ丨０。逡逑本次实验微球制备采用同轴双层喷头，微球结构效果图如图２．２所示。微球在溶逡逑液内静置２４小时后将其取出，用去离子水清洗三次，以去除表面残留的Ｎａ＋、逡逑Ｃａ２＋等。逡逑１７逡逑

效果图,微球,效果图,两步烧结

Ｆｉｇｕｒｅ邋２．２邋Ｉｄｅａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ邋ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ．逡逑２．２．５复合生物活性陶瓷微球的烧结逡逑本实验采用两步法进行烧结。两步烧结法是指将试样加热到一个较高的温逡逑度以促进晶核的形成，接着冷却并保持在一个较低的温度直到试样完全致密。逡逑两步烧结法的原理是高温获得形核驱动力，低温抑制晶粒长大。逡逑本实验烧结过程的具体参数为：先按升温速率为２°Ｃ／分钟将干燥后的颗粒逡逑样品从常温升至１１２０°Ｃ并保温０．５小时，然后在１０分钟内迅速降温至１0６０°Ｃ，逡逑并保温３小时，最后随炉冷却。逡逑２．３样品测试与表征逡逑２．３．１理化性能表征逡逑２．３．１．１粉体化学俎成表征逡逑对合成的陶瓷粉体，先用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）对其进行相组，

【参考文献】