蜂窝多孔钙磷盐骨支架的制备及其性能研究

发布时间：2017-07-20 20:10

  本文关键词：蜂窝多孔钙磷盐骨支架的制备及其性能研究

  更多相关文章： 挤出 蜂窝 HAP/CaHPO_4晶须 BCP/SiO_2骨支架 β-TCP/β-Ca_2P_2O_7/SiO_2骨支架

【摘要】：本论文基于挤出成型法在制备蜂窝多孔陶瓷方面具有可连续成型、生产效率高,孔径可调、孔径均匀、开孔率高等这一系列特点,对实验室合成的HAP/CaHPO4晶须挤压成型,联合PMMA微球在蜂窝孔壁造孔,制备出蜂窝多孔骨支架材料。KGM水溶胶是假塑性流体,具有流变性,所以HAP/CaHPO4晶须中加入KGM水溶胶制备的泥料具有较好的可塑性,从而为材料的挤出成型创造了可能；激光器切割有机玻璃板制备出了合适的挤出成型模芯,采用该模芯能够一次性挤出孔径小于600μm的蜂窝多孔材料,避免了后续灌浆调节孔道尺寸的麻烦；生物陶瓷高温烧结过程中,晶粒长大异常,结构密实等导致材料生物活性和生物降解性下降,降低热处理温度可以改善材料的生物学性能。本论文将HAP/CaHPO4的可塑性泥料挤出成型,蜂窝多孔生坯经550℃热处理2h,浸渍硅溶胶0.5小时,制备出了BCP/SiO2蜂窝支架材料。对支架材料进行材料学和生物学表征,结果表明：材料孔隙率为69.04%,蜂窝孔径为400～600μm,抗压强度为1.17MPa,支架材料浸提液浓度在0.12g/ml下的细胞增值度大于100%,对细胞的生长有增殖作用。为了进一步提高支架材料的孔隙率,采用PMMA微球对孔壁进行造孔。将中位粒径D50约180μm的PMMA微球(添加质量分数为30%)添加到HAP/CaHPO4晶须的可塑性泥料中,挤出成型获得支架生坯,生坯经过800℃热处理2h,浸渍硅溶胶0.5小时,制备出了β-TCP/β-Ca2P207/SiO2蜂窝支架材料。对支架材料进行材料学和生物学的表征,结果表明：材料孔隙率约80%,蜂窝孔径为350～550μm,侧壁PMMA微球成孔为180-220μm和KGM分解成孔约2μm,材料的抗压强度为0.66Mpa,支架材料浸提液浓度在0.2g/ml以下的细胞毒性试验合格,小于0.1g/ml的细胞增殖度均大于100%,对细胞的生长有增殖作用。
【关键词】：挤出 蜂窝 HAP/CaHPO_4晶须 BCP/SiO_2骨支架 β-TCP/β-Ca_2P_2O_7/SiO_2骨支架
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-34
• 1.1 骨组织工程学简介10-12
• 1.1.1 骨组织工程支架11-12
• 1.1.2 种子细胞12
• 1.1.3 生长因子12
• 1.2 骨支架材料的分类12-17
• 1.2.1 天然生物衍生材料13-15
• 1.2.2 人工合成材料15-17
• 1.3 羟基磷灰石简介17-19
• 1.3.1 羟基磷灰石的结构与性能17-19
• 1.4 磷酸三钙简介19-21
• 1.5 魔芋葡甘聚糖简介21-22
• 1.6 硅溶胶简介22-26
• 1.6.1 硅对羟基磷灰石生物学性能的影响22-24
• 1.6.2 硅对羟基磷灰石热稳定性的影响24-26
• 1.7 生物多孔材料的制备方法简介26-27
• 1.7.1 生物多孔材料制备方法26-27
• 1.8 挤出成型制备蜂窝陶瓷材料27-32
• 1.8.1 挤出成型模芯尺寸设计28-29
• 1.8.2 影响挤出成型泥料塑性的因素29-30
• 1.8.3 挤出成型工艺流程30-31
• 1.8.4 蜂窝多孔陶瓷的运用31-32
• 1.9 本课题研究的目的和主要内容32-34
• 第二章 挤出法制备蜂窝状多孔BCP骨修复材料34-52
• 2.1 引言34-35
• 2.2 实验所用的原料35
• 2.3 实验所用的仪器和设备35
• 2.4 实验方案和技术路线35-38
• 2.4.1 挤出成型模芯的制作35-36
• 2.4.2 可塑性泥团的制备36
• 2.4.3 蜂窝多孔材料的制备36-38
• 2.5 检测与表征38-40
• 2.5.1 可塑性泥料的粘度测定38
• 2.5.2 X射线衍射(XRD)分析38
• 2.5.3 抗压强度和孔隙率分析38-39
• 2.5.4 扫描电子显微镜(SEM)分析39
• 2.5.5 热重-差热(TG-DSC)分析39
• 2.5.6 体外生物降解性能试验39-40
• 2.5.7 细胞毒性试验40
• 2.6 检测与结果讨论40-52
• 2.6.1 可塑性泥料的粘度分析40-41
• 2.6.2 热处理温度对支架孔隙率和抗压强度的影响41-42
• 2.6.3 蜂窝支架材料的热重分析与升温程序设定42-43
• 2.6.4 蜂窝支架材料的XRD分析43-45
• 2.6.5 模具尺寸对孔隙率和抗压强度影响45-49
• 2.6.6 蜂窝支架材料形貌分析49-50
• 2.6.7 蜂窝支架材料的体外降解性能分析50
• 2.6.8 蜂窝支架材料的细胞毒性试验分析50-52
• 第三章 挤出制备蜂窝多孔材料与孔壁造孔52-68
• 3.1 引言52-53
• 3.2 实验所用的原料53
• 3.3 实验所用的仪器和设备53-54
• 3.4 实验方案和技术路线54-56
• 3.5 检测与表征56-57
• 3.5.1 PMMA微球粒度分析56
• 3.5.2 生坯支架材料的热重分析56
• 3.5.3 热处理后支架样品的XRD分析56
• 3.5.4 热处理后支架样品的FTIR分析56-57
• 3.5.5 热处理后支架样品的抗压强度和孔隙率分析57
• 3.5.6 热处理后支架样品SEM分析57
• 3.5.7 热处理后支架样品降解性能分析57
• 3.5.8 热处理后支架样品的细胞毒性试验57
• 3.6 样品的检测与结果讨论57-68
• 3.6.1 PMMA微球的宏观形貌和粒度分析57-59
• 3.6.2 生坯支架材料的DSC-TG分析与升温程序设定59-60
• 3.6.3 蜂窝支架材料的XRD分析60-61
• 3.6.4 蜂窝支架材料的FTIR分析61-62
• 3.6.5 造孔剂含量对支架材料的孔隙率和抗压强度的影响62-64
• 3.6.6 蜂窝支架材料的SEM分析64-65
• 3.6.7 材料降解试验65-66
• 3.6.8 细胞毒性试验66-68
• 第四章 结论与展望68-70
• 4.1 结论68
• 4.2 问题及展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-80
• 附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 耿燕丽;阮孜炜;李东旭;;骨组织工程支架材料的研究进展[J];材料导报;2004年11期

2 侯来广;刘艳春;曾令可;;蜂窝陶瓷的制备与应用[J];佛山陶瓷;2007年07期

3 王小红,马建标,何炳林;甲壳素、壳聚糖及其衍生物的应用[J];功能高分子学报;1999年02期

4 唐晓恋;刘榕芳;肖秀峰;;含硅羟基磷灰石的研究进展[J];硅酸盐通报;2005年06期

5 陈和生;孙振亚;邵景昌;;八种不同来源二氧化硅的红外光谱特征研究[J];硅酸盐通报;2011年04期

6 戴红莲,李世普,闫玉华,卢旭辉,江昕,郑启新,杜靖远;多孔磷酸三钙陶瓷人工骨在体内的新陈代谢过程研究[J];硅酸盐学报;2003年12期

7 肖秀峰,刘榕芳,郑炀曾,左友松,许道璇;水热电沉积法制备羟基磷灰石/氧化钛复合涂层的研究[J];硅酸盐学报;2004年06期

8 王征;毛克亚;侯喜君;梁茂华;杜明奎;王继芳;李江涛;王岩;;多孔β-磷酸三钙修复骨缺损的实验研究[J];解放军医学杂志;2008年09期

9 张森林;毛天球;;生物可降解的骨组织工程支架材料的研究进展[J];医学研究生学报;2008年10期

10 邹萍，，黄玫，胡明芬，张兴栋;β－TCP／HA双相多孔磷灰石陶瓷成骨机制的研究[J];四川大学学报(自然科学版);1996年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王洪新;改性HAP基多孔生物陶瓷的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张勇;羟基磷灰石晶须的水热法制备及其针状生长机理研究[D];武汉理工大学;2002年

本文编号：569768