放电等离子烧结制备纳米羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷

目的制备保持羟基磷灰石生物活性的新型纳米羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷。方法湿球磨法制备羟基磷灰石与氧化锆复合粉体,复合陶瓷素坯制作后,放电等离子烧结制备新型纳米羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷,X射线衍射分析及扫描电子显微镜观察复合陶瓷的晶相与超微结构。结果复合陶瓷经X射线衍射分析显示其中有羟基磷灰石相和四方相氧化锆,未发现其他物质以及其他相的氧化锆。扫描电镜下氧化锆相呈白色,羟基磷灰石相呈黑色;黑白区域间隔存在,呈现均匀散在分布,白色区域略多于黑色区域,未见明显孔隙存在。结论用放电等离子法制备得到的复合陶瓷均匀、致密,无明显气孔存在,无羟基磷灰石或氧化锆单一组分的团聚,提示两组分在烧结过程中未发生反应。

纳米羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷体外急性溶血性与致敏性研究

目的通过急性溶血实验和致敏实验进一步评价纳米羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷的生物安全性。方法按照复合陶瓷不同体积组成比分组,参照ISO/TR7405-84(E)的实验方法进行溶血实验;以健康成年的白化豚鼠为实验动物,按照诱导阶段、激发阶段和动物观察的顺序进行致敏实验,按评分标准评价红斑和水肿反应程度,并对结果进行统计学分析。结果不同体积组成比例的纳米羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷无溶血反应,各组纳米羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷均无皮肤致敏作用。结论纳米羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷生物安全性好,其生物活性还有待体内实验进一步证实。

纳米羟基磷灰石-二氧化锆生物陶瓷材料刀片切割伤口的愈合(英文)

背景:羟基磷灰石是一种理想的骨和牙齿的外科医用材料,但其强度低且具有一定的脆性;羟基磷灰石和二氧化锆(3%mol氧化钇稳定的立方相二氧化锆)作为骨替代材料,二者复合后制备生物陶瓷材料对伤口愈合的影响值得研究。目的:观察纳米羟基磷灰石-二氧化锆生物陶瓷刀片材料切割伤口后对其愈合的影响。设计:单一样本观察。单位:哈尔滨医科大学附属第二医院骨二科,哈尔滨工业大学。材料:实验于2006-03/05在哈尔滨医科大学附属第二医院实验动物研究室完成,选用54只4月龄SD大鼠,雌雄不限,体质量120～180g。实验所使用的纳米羟基磷灰石粉体为自行制备,Ca(NO3)2·4H2O(天津市博迪化工有限公司),(NH4)2HPO4(天津市石英钟厂霸州化工分厂),氨水(绥化市化学试剂厂),无水乙醇(天津化学试剂厂)。方法:将纳米羟基磷灰石和二氧化锆粉体经充分研磨后得到纳米羟基磷灰石/二氧化锆复合粉体,以质量比按40%羟基磷灰石+60%二氧化锆比例配制,采用热压烧结技术磨削制成具有一定刃形形状的外形,进行伤口切割实验,即用高压灭菌后的生物陶瓷刃部纵行切开大鼠背部皮肤与皮下组织,切口长为2cm,再用1#丝线缝合切口。分别在术后第3,7,14天将动物断颈处死,每次取18只,切取切口处皮肤与皮下、肌肉组织进行大体观察,同时进行切片、苏木精-伊红染色,光学显微镜观察伤口愈合情况。主要观察指标:大鼠背部伤口大体及组织学观察结果。结果:纳入大鼠54只,均进入结果分析,无脱失值。术后3d,大鼠背部伤口边缘可见到表皮撕裂的微细碎屑,切口未愈合,切口边缘有明显的炎性细胞浸润。术后7d,切口边缘仍可见到表皮撕裂的微细碎屑,但已经开始出现修复反应,碎屑减少,切口变平整,开始愈合,切口皮下组织内有明显的炎性细胞浸润。在高倍光学显微镜下观察,创缘开始愈合,可见到新生的胶原纤维充填于切口间,但胶原纤维较疏松,皮下组织内有大量的浸润的白细胞,为组织修复反应相。术后14d,伤口创缘间被致密的胶原纤维充填,皮下组织内的白细胞浸润明显减轻,新生的毛细血管内可见到正常的血细胞,切口间新形成的胶原纤维致密坚强,为正常创伤修复与和组织。结论:纳米羟基磷灰石-二氧化锆生物陶瓷材料具有无毒、无过敏等特点,具有良好的生物活性。

口腔种植用羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷的机械性能测试

目的研制具有优良机械力学性能的口腔种植用羟基磷灰石(HAp)-氧化锆(ZrO2)复合陶瓷。方法按照HAp∶ZrO2体积比分组(A组4∶6,B组5∶5),运用放电等离子烧结制备HAp-ZrO2复合陶瓷。测定各组瓷块的体积密度、三点弯曲强度、断裂韧性及硬度;比较各组试件的机械性能差异。结果A组和B组陶瓷体积密度分别为(4.87±0.03)g/cm3和(4.57±0.05)g/cm3,陶瓷相对密度分别为99.47%和99.13%;表观气孔率分别为(3.74±1.5)%和(2.54±1.1)%;上述数值与理论值比较均无统计学差异。A组陶瓷的弯曲强度、硬度明显大于B组:(598±65)MPavs(442±31)MPa,(9.7±0.1)Gpavs(9.5±0.1)Gpa(P均<0.0.1);两组断裂韧性相近:(2.6±0.2)MPa.m1/2vs(2.5±0.2)MPa.m1/2(P>0.0.5)。结论Hap-ZrO2复合陶瓷中随着Hap组分含量的增加及ZrO2含量的减少,其机械性能下降。

氧化锆增韧羟基磷灰石纳米复相多孔生物陶瓷的制备与性能

以过氧化氢为成孔剂将羟基磷灰石、氧化锆、氧化钇粉料按比例混和、成型、烧结制备出氧化锆增韧羟基磷灰石纳米复相多孔生物陶瓷材料,并与纯羟基磷灰石材料的理化性能进行比较。通过阿基米德法测定成型压力为15MPa所制备的纯羟基磷灰石和多孔生物陶瓷的孔隙率分别为26%和28%。X射线衍射分析表明多孔生物陶瓷材料的物相组成为羟基磷灰石和四方氧化锆相;扫描电镜观察多孔生物陶瓷形貌具有多孔结构;通过万能材料试验机测定在成型压力15MPa条件下所制备多孔生物陶瓷和纯羟基磷灰石的抗弯强度分别为48.7MPa和30.8MPa;弹性模量分别为3851.27MPa和3071.58MPa;断裂韧性分别为0.34MPa·m1/2和0.09MPa·m1/2。

氧化锆与纳米羟基磷灰石陶瓷的剪切实验

背景:应用纳米羟基磷灰石作为表面改性材料经高温烧结结合于氧化锆陶瓷表面,可改善陶瓷材料的骨诱导活性,增强骨结合强度,而烧结温度是影响复合体性能和黏合的关键因素。目的:检测不同烧结温度下纳米羟基磷灰石陶瓷涂层与氧化锆陶瓷黏结后的剪切强度。方法:采用溶胶-凝胶技术制备纳米羟基磷灰石浆料,将其分层均匀涂布于20个氧化锆生坯表面,随机分为4组,将试件放置在无压烧结炉内,将烧结温度分别设定为1 300,1 400,1 500,1 550℃。利用万能材料试验机测定和计算烧结后4组试件的剪切强度,并观测分析断裂界面类型。结果与结论:随着烧结温度的升高,试件抗剪切强度逐渐增加,组间抗剪切强度两两比较差异有显著性意义[(4.04±1.19),(6.60±0.95),(16.51±1.93),(80.47±19.31)MPa,P<0.05],说明在温度为1 550℃范围内,烧结温度与抗剪切强度呈正相关。结果表明,在一定的温度范围内,烧结温度越高,氧化锆与纳米羟基磷灰石陶瓷之间的抗剪切强度越高,温度为1 550℃时,两者之间的抗剪切强度最高。

氧化锆基纳米羟基磷灰石功能梯度生物材料的微观形貌和物相分析

背景:新型氧化锆基纳米羟基磷灰石生物梯度功能陶瓷具备层间结合牢固、抗压和抗剪切强度高的机械性能,但其生物学性能尚待研究。目的:应用扫描电镜和X射线衍射仪检测氧化锆基纳米羟基磷灰石生物梯度功能陶瓷的微观形貌和物相。方法:将圆柱状氧化锆基纳米羟基磷灰石生物梯度功能陶瓷用高速手机纵向剖成薄片状试件,用细砂纸对剖面(各层相交面)进行打磨抛光,喷金后采用扫描电镜观察表面微观形貌及分层结构;将试件在玛瑙研钵体研磨成粉末状,纱布过滤后筛取粒度较小的陶瓷粉末,采用X射线衍射仪进行物相分析。结果与结论:①扫描电镜显示,梯度层间结合紧密,晶粒体积基本均一,有少量氧化锆团聚,越靠近表面层纳米羟基磷灰石含量越高,且有均匀的小孔隙;②X射线衍射仪检测显示,主要以四方相氧化锆和纳米羟基磷灰石衍射峰为主,另有少量β-磷酸三钙、α-磷酸三钙、CaZrO3和单斜相氧化锆晶体;③结果间接表明,表层纳米羟基磷灰石在梯度层过渡下与氧化锆基体层结合牢固,氧化锆基纳米羟基磷灰石梯度功能生物材料是一种力学和生物学性能优良的陶瓷材料。

纳米氧化锆梯度复合羟基磷灰石内固定材料的应力遮挡

目的:探讨氧化锆梯度复合羟基磷灰石内固定材料的应力遮挡率的变化。方法:将Beagle犬制成双侧股骨中段横断骨折模型后,分别以氧化锆梯度复合羟基磷灰石内固定材料和有限接触不锈钢接骨板固定,观察其应力遮挡率的变化。结果:不同材料内固定的应力遮挡率分别随着固定时间6、8、12周而逐渐降低,且前者要低于后者,但无统计学差异。结论:说明内固定应力遮挡率的下降与固定时间具有相关性,氧化锆梯度复合羟基磷灰石内固定材料是一种可靠的内固定材料。

氧化锆基纳米羟基磷灰石功能梯度材料的制备及力学检测

背景:研究表明在氧化锆基体表面涂覆纳米羟基磷灰石涂层,既具有较高的强度和韧性又具有良好的生物相容性,是较为理想的硬组织替代材料,但涂层易从氧化锆表面脱落成为其致命缺陷。目的:应用梯度复合技术制备以纯氧化锆为基体、中间为梯度层、表面为纯纳米羟基磷灰石的功能梯度生物陶瓷,并筛选其最佳力学性能的设计方案及烧结温度。方法:以氧化锆和纳米羟基磷灰石粉末为原料,应用粉末冶金法中的叠层法制备陶瓷生坯试件,根据基体氧化锆层厚度的不同分为A组(40 mm)、B组(30 mm)、C组(20 mm),每组又根据氧化锆/纳米羟基磷灰石复合材料梯度层数的不同分为1组(3层)、2组(5层)、3组(7层),9组共162个陶瓷生坯试件,分别将坯体以不同温度烧结(1300,1350,1400,1450,1500,1550℃)为陶瓷试件,将其加工成矩形试样进行力学性能检测。结果与结论:①采用10 MPa单面垂直加压可形成氧化锆基纳米羟基磷灰石梯度功能材料生坯试件;②随着梯度层数及烧结温度的增加,各组功能梯度生物陶瓷的力学性能随之增强,当烧结温度为1550℃时,梯度层数为7、基体厚度为40 mm的功能梯度生物陶瓷力学性能最优,与其他8组比较差异有显著性意义(P<0.05);③按最佳梯度设计方案,采用高温烧结技术制备的氧化锆基纳米羟基磷灰石功能梯度材料陶瓷试件具有较高的力学性能。

新型三元复合材料纳米羟基磷灰石/聚酰胺66/氧化锆的制备及体外生物相容性

背景:纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料具有高仿生特性,可通过与宿主骨直接结合来发挥生物活性作用,但其缺乏足够的力学强度。目的:制备新型三元复合材料纳米羟基磷灰石/聚酰胺66/氧化锆(nano-hydroxyapatite/polyamide66/yttria-stabilized tetragonal zirconia,nH A/PA66/YTZ),验证其力学特性及体外生物相容性。方法:采用两步法制备三元复合材料n HA/PA66/YTZ,其中纳米羟基磷灰石与氧化锆的质量比分别100∶0、90∶10、80∶20、60∶40。扫描电镜观察复合材料表征,力学测试仪测试其抗弯强度、抗张强度、抗压强度、弹性模量、断裂伸长率等力学参数,评价其力学性能,筛选最佳质量比复合材料,用于以下实验。分别采用细胞培养液(空白对照组)、纳米羟基磷灰石/聚酰胺66材料浸提液(对照组)、nHA/PA66/YTZ材料浸提液(实验组)培养小鼠成骨细胞MC3T3-E1,CCK-8法检测细胞增殖;将纳米羟基磷灰石/聚酰胺66材料(对照组)、nHA/PA66/YTZ材料(实验组)分别与小鼠成骨细胞MC3T3-E1共培养,24h后采用激光共聚焦显微镜观察MC3T3-E1细胞在复合材料表面的黏附、增殖情况。结果与结论:(1)扫描电镜显示,氧化锆晶粒填充了原本纳米羟基磷灰石晶粒之间的空隙,纳米羟基磷灰石/氧化锆均匀分散在聚酰胺66基体中;(2)生物力学测试显示,纳米羟基磷灰石与氧化锆质量比为60∶40nHA/PA66/YTZ材料的抗压强度、抗弯强度、抗张强度、断裂伸长率及弹性模量最高,力学性能最优,选择其进行细胞相容性实验;(3)CCK-8检测显示,随着时间的延长,3组细胞数量逐渐增加,3组间细胞增殖比较无差异;(4)激光共聚焦显微镜显示,实验组复合材料上的细胞呈现融合、团聚及分层现象,细胞内肌动蛋白丝更多;对照组复合材料上的细胞呈现单层及分散现象,细胞数量与细胞内的肌动蛋白丝较实验组少;(5)结果表明,三元复合材料nH A/PA66/YTZ在体外实验中表现出良好的力学性能、生物安全性及生物相容性。

氧化锆增韧羟基磷灰石生物活性复合材料

本研究采用四方氧化锆多晶增韧羟基磷灰石生物活性陶瓷，在不降低材料生物活性基础上，提高材料断裂韧性指标。采用ＸＲＤ、ＩＲ及ＳＥＭ等方法研究材料的相组成与显微结构。材料已用于临床实验。

氧化锆基羟基磷灰石梯度涂层材料的研究

本文采用涂覆-烧结法制备了一种以氧化锆为基体的生物玻璃-羟基磷灰石梯度涂层材料，并对其热学、力学性能进行了测试实验发现，在生物玻璃-羟基磷灰石梯度设计时，羟基磷灰石含量对复合体材料的热膨胀性能有着较大的影响．这种影响的原因是，随着羟基磷灰石含量的变化，复合体材料的结构发生改变，从玻璃相为主晶相向羟基磷灰石为主晶相转变．文中对梯度涂层各层中的热应力进行了计算，其结果与涂层-基体的结合强度相吻合.

纳米羟基磷灰石的溶胶-凝胶制备及其特性研究

采用溶胶 凝胶法制备羟基磷灰石的前体物———无定形磷酸钙 (ACP) ,并进行晶化处理得到纳米羟基磷灰石 (HAP)。在Ca/P =1 .67的条件下 ,Ca(OEt) 2 和H3PO4 在乙醇溶液中发生反应 ,合成ACP凝胶体。采用化学滴定法、透射电镜 (TEM) ,X射线衍射法 (XRD) ,BET ,傅立叶红外吸收光谱分析法(FTIR)对晶化处理前后的ACP粉料进行的性能测试表明 :溶胶 凝胶法制备的HAP粉料具有粒度小、晶化处理活性高。

羟基磷灰石-SOD纳米复合物的合成与性能

以乙酸钙和磷酸二氢铵为原料,采用原位合成法一步合成羟基磷灰石(HAP)-超氧化物歧化酶(SOD)纳米复合物(HAP-SOP),采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对复合物进行了表征,并考察了SOD的活性,还对各复合物的体外释放行为进行了研究.结果表明,合成的HAP-SOD纳米复合物粒径均匀,粒径在100nm以下,包裹后的SOD活性可达84.7%,且缓释作用明显,24h累计释放率为81.2%.

纳米羟基磷灰石复合陶瓷生物摩擦学行为研究

采用沉淀法合成了纳米羟基磷灰石(HA)粉体,无压烧结工艺制备了HA/PSZ陶瓷复合材料.利用材料试验分析系统(MTS)和纳米硬度分析测试系统(T riboindenter)测定了复合材料的宏观和微观力学性能,用销盘式摩擦磨损试验机考察了血浆润滑条件下复合材料的生物摩擦学性能,探讨了力学性能与摩擦学性能之间的关系.结果表明,无压烧结HA/PSZ复合陶瓷材料断裂韧性比纯HA陶瓷提高近2.7倍,弯曲强度提高近1倍.纳米硬度最高值为10.6 GPa,纳米弹性模量为156.0 GPa.血浆润滑条件下,HA/PSZ陶瓷和UHMW PE摩擦副的摩擦系数与HA的含量有关,UHMW PE的磨损率与HA/PSZ复合陶瓷摩擦副的硬度和断裂韧性存在反比关系.

高品质羟基磷灰石纳米粉体的制备及物理化学过程研究

以含结晶水的硝酸钙和五氧化二磷的醇溶液为前驱体精心控制反应过程用溶胶-凝胶法制备出高纯且粒度均匀的纳米级羟基磷灰石粉体.通过TEM,XRD,IR和TG-DTA等方法研究了不同温度下羟基磷灰石合成各阶段的相组成、相结构变化.结果表明,在200、300、400℃反应产量很低,产物主要由Ca（NO3）2、磷酸乙酯和非晶HA组成,随着温度的升高,HA的含量逐渐增多,Ca（NO3）2和磷酸乙酯含量逐渐减少.其中在300、400℃出现少量的β-Ca2P2O7,和CaO.在500℃×2h处理下获得高品质的纳米级HA,与其它溶胶-凝胶法相比,本制备工艺简单,获得HA纯度高,粒度均匀,性能明显好于以前用类似方法所获得的产品,并适合大批量、纳米级HA的生产制备.

溶胶—凝胶法羟基磷灰石纳米粉体的制备

本文以四水硝酸钙Ca(NH3)2·4H2O和五氧化二磷(P2O5)为前驱体,采用溶胶—凝胶工艺制备出高纯且粒度均匀的羟基磷灰石纳米粉体。借助XRD,TEM,IR等测试手段研究了在不同温度下羟基磷灰石合成各阶段的相组成、结构变化。结果表明,在600℃下处理2h可获得粒度均匀的纳米羟基磷灰石粉体。

溶胶—凝胶法羟基磷灰石纳米粉体的制备

本文以四水硝酸钙Ca(NH3) 2 ·4H2 O和五氧化二磷 (P2 O5)为前驱体 ,采用溶胶—凝胶工艺制备出高纯且粒度均匀的羟基磷灰石纳米粉体。借助XRD ,TEM ,IR等测试手段研究了在不同温度下羟基磷灰石合成各阶段的相组成、结构变化。结果表明 ,在 6 0 0℃下处理 2h可获得粒度均匀的纳米羟基磷灰石粉体。

纳米晶氧化锆陶瓷的制备工艺研究

研究了溶胶 -凝胶法和共沉淀 -凝胶法制备纳米氧化锆粉体的工艺流程和影响因素 ,讨论了纳米氧化锆陶瓷的干压成型工艺和无压烧结过程 ,并分析了影响烧结体性能的各种工艺因素。