可注射硫酸钙骨水泥产品的开发研究

发布时间：2021-03-15 21:01

用于骨修复材料的医用硫酸钙一般为半水硫酸钙,它具有良好的生物相容性、可降解吸收性、骨传导性等特点。在植入体内后,其吸收速率稳定,与新骨替代相适应,有很大的市场前景。但目前硫酸钙骨水泥产品都来源于国外公司,市场上产品价格相当昂贵。因此,本研究希望通过自主研发α-半水硫酸钙骨水泥的制备工艺,进而在满足医学应用的前提下进行产业化生产,满足市场需求。本文研究思路是先对目前市场上最新投入临床应用的可注射型骨水泥产品(美国Wright公司的MIIG115产品)进行系统分析,以其作为材料和性能研究目标,研发出有自我特色的、可行的工艺路线,实现其产品的开发。首先,采用x射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR).差示扫描量热法(DSC)对MIIG115产品粉料的晶相和微观形貌进行分析,其产品为α-半水硫酸钙(a-CSH)晶相,呈六方短柱状,其长集中在20-30μm左右,直径为5-101μm左右的颗粒组成。在本研究中,采用重结晶水热法,制备出晶粒尺寸均匀性好、六方短柱状a-CSH颗粒,并得出主要的影响因素是温度和转晶剂的含量；依据实验室研究结果,制定了重结晶水热法规模化制备技术路线,在企业形成了一次性生产公斤级a-CSH颗粒产品的能力,达到企业量产要求。随后,利用化学改性和球磨混合两种方式对a-CSH颗粒表面进行处理,外添加剂包含有硬脂酸、羧甲基纤维素、透明质酸。以抗压强度和固化时间及实际注射效果来考察不同方式和不同添加剂对混合浆料的影响,结果表明以1.5wt%硬脂酸和0.15wt%-0.2wt%透明质酸为添加剂,通过球磨混合的改性方式与a-CSH颗粒组成的骨水泥,不仅具有一定的抗压强度,而且可注射操作时间在8-10min左右。此表面改性技术方案为骨水泥产品的研究提供了可行的工艺路线。在原有制备a-CSH颗粒体系的基础上,添加一定量的羟基磷灰石,能得到羟基磷灰石包裹a-CSH的复合颗粒,此对形成降解性能可控的新型骨水泥产品研究开发有着重要的指导意义。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R318.08

文章目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 骨修复材料

1.2 可注射型骨修复材料

1.2.1 磷酸钙骨水泥

1.2.2 硫酸钙骨水泥

1.2.3 丙烯酸酯类骨水泥

1.2.4 三类骨水泥比较

1.3 硫酸钙骨水泥的研究

1.3.1 两种半水硫酸钙晶相

1.3.1.1 β-半水硫酸钙

1.3.1.2 α-半水硫酸钙

1.3.2 六方短柱状的α-半水硫酸钙（α-CSH）的制备

1.3.2.1 蒸压法制备α-CSH

1.3.2.2 水热法制备α-CSH

1.3.2.3 转晶剂的影响

1.3.3 抗压强度

1.3.4 注射性能

1.4 国内外可注射骨修复产品现状

1.5 选题与研究内容

第二章实验室研究的材料与方法

2.1 实验原料

2.2 实验设备

2.2.1 快开水热反应釜

2.2.2 万能拉伸试验机

2.3 美国Wright公司MIIG115产品分析

2.4 六方短柱状α-CSH制备

2.5 α-CSH颗粒表面改性

2.5.1 化学改性

2.5.2 球磨混合

2.6 表征方法

2.6.1 扫描电镜观察

2.6.2 物相分析

2.6.3 注射性能测试

2.6.4 强度测试

第三章六方短柱状α-CSH颗粒制备研究

3.1 α-CSH颗粒的实验室制备

3.1.1 转晶剂的影响

3.1.2 以柠檬酸钠和硫酸镁为复合转晶剂研究

3.1.3 实验室制备的α-CSH颗粒晶相分析

3.2 α-CSH颗粒产品的规模化制备研究

3.2.1 由实验室水热釜向工业应用大型水热釜转变生产α-CSH颗粒产品

3.2.2 颗粒产品晶形均匀性优化

3.2.3 颗粒产品晶相分析

3.3 本章小结

第四章硫酸钙骨水泥可注射性能研究

4.1 MIIG115产品固化液分析

4.2 α-CSH颗粒的表面改性

4.2.1 化学改性

4.2.1.1 硬脂酸

4.2.1.2 羧甲基纤维素

4.2.2 球磨混合

4.2.2.1 α-半水硫酸钙/硬脂酸体系

4.2.2.2 α -半水硫酸钙/硬脂酸+羧甲基纤维素体系

4.2.2.3 α-半水硫酸钙/硬脂酸+透明质酸体系

4.3 产业化改性工艺路线探索

4.4 本章小结

第五章羟基磷灰石修饰α-CSH颗粒表面的复合颗粒制备

5.1 水热法制备复合颗粒

5.2 实验结果与讨论

5.2.1 拉曼光谱分析和XRD分析

5.2.2 微观形貌和能谱分析

5.2.3 羟基磷灰石含量对微观形貌的影响

5.3 本章小结

第六章全文总结

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它

【参考文献】