放电等离子烧结钛基磷酸三钙陶瓷复合材料的力学性能与生物活性

采用放电等离子烧结法制备钛基磷酸三钙(Ti/α-TCP)复合材料,利用扫描电镜(SEM),能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对该材料的组织结构与界面反应进行观察与分析,并测试其抗压强度与生物活性,研究烧结温度与钛含量对Ti/TCP复合材料组织与性能的影响。结果表明:烧结温度在900℃以上时,Ti与α-TCP界面发生反应;增加钛含量有利于提高复合材料的强度。在Ti/α-TCP混合粉末中添加钛网作为骨架时,界面反应更复杂,并且温度越高,反应产物越多,当烧结温度达到1 100℃时,生成Ti的氧化物以及TixPy和CaTiO_3。在900℃烧结的70Ti/α-TCP/钛网复合材料抗压强度最高,达到590 MPa,浸入模拟体液中14天后表面形成一层厚厚的磷灰石,该材料作为骨植入替换材料具有很大的应用价值。

聚L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)多孔复合材料的制备及其性能研究

骨组织工程学为治疗骨缺损提供了一种新的选择。研制合适的细胞外支架材料一直是骨组织工程研究的一个热点课题。本文采用浇铸 -模压成型 -沥滤法研制了不同孔隙率、孔径的 PL L A/β- TCP多孔复合材料。研究了致孔剂的用量、材料的组成以及 β- TCP的粒径对材料压缩强度和模量的影响。结果表明 ,材料的压缩强度和模量随致孔剂用量的增加而降低 ;低孔隙率 (小于 70 % )时 ,可以通过改变材料的成分比例和 β- TCP的粒径来改善材料的力学性能 ;而高孔隙率时 ,材料的力学性能较差 ,且基本不受成分比例和 β-

羟基磷灰石/磷酸三钙复合材料成骨细胞载体的体外实验

目的:研究人骨髓基质细胞(humanbonemarrowstromalcells,hBMSC)在复合材料的表面生长和增殖情况,为成骨细胞载体研究和材料表面改性提供直接依据。方法:进行原代人骨髓基质细胞培养,传代至第3代后,将hBMSC和羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/磷酸三钙(tricalciumphosphate,TCP)进行混合培养,采用倒置显微镜、荧光显微镜和扫描电镜观察形态,MTT测定细胞增殖情况,测定碱性磷酸酶了解分化情况。结果:hBMSC在HA/TCP复合材料上生长、增殖良好,并可见细胞向材料孔内生长,对碱性磷酸酶无明显影响。结论:HA/TCP复合材料是良好的骨组织工程的细胞载体,为进一步临床应用提供了基础。

纳米β-磷酸三钙在聚乳酸复合材料中的分散研究

采用化学合成方法制备β 磷酸三钙(β TCP),通过研磨获得纳米级粒子。采用机械搅拌混合、超声振荡混合、分散剂研磨后超声混合等3种方法,将纳米β TCP与聚乳酸混合制得复合材料,用扫描电镜观察。结果表明:用一缩二乙二醇作分散剂研磨后,再经超声混合,可以使纳米粒子在复合材料中分散均匀,纳米β TCP与聚乳酸基体之间结合良好,粒子大小仅为300nm左右。

聚-L-乳酸/超细β-磷酸三钙复合材料的降解研究

将注射成型的聚-L-乳酸/超细β-磷酸三钙(PLLA/超细β-TCP)复合材料圆棒(=4.0mm)分别在青紫蓝兔背部及37℃,pH值为7.4的磷酸盐缓冲液中进行12星期体内、外降解试验,研究了棒材的力学性能、PLLA的黏均分子量、复合棒材的重量和降解液的pH值随降解时间的变化,并采用扫描电镜对复合棒材降解样品的横截面及表面进行了表征。结果表明:体内降解速率明显快于体外降解;β-TCP粒子对PLLA的降解有明显的延缓作用;体内、外降解12星期后复合材料棒材的弯曲强度分别为106MPa、127MPa。

超细β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料的制备与骨折内固定器的加工

目的 :制备分散性良好的超细 β 磷酸三钙 ( β TCP) 聚 L 乳酸 (PLLA)复合材料及新型可吸收骨折内固定器。 方法 :通过研磨方法制备 β TCP超细粒子 ,用一缩二乙二醇作分散剂研磨 β TCP后 ,再将 β TCP与PLLA超声混合 ,制得复合材料 ,经注塑加工制成可吸收骨钉 ,并采用扫描电镜等方法进行表征。结果与结论 :用一缩二乙二醇作分散剂研磨 β TCP后再经超声混合 ,可以使 β TCP超细粒子在复合材料中分散均匀 ,粒子大小仅为 3 0 0nm左右 ,β TCP与PLLA基体之间结合良好。超细 β TCP PLLA复合材料可加工成可吸收骨钉 ,弯曲强度达到 10 0MPa左右 。

N,O-羧甲基壳聚糖/纳米β-磷酸三钙复合材料的制备及其物理性能测试

采用机械混合-热压成型法制备N,O-羧甲基壳聚糖(N,O-CMC)/纳米β-磷酸三钙(n-β-TCP)复合材料,并通过吸水率、显气孔率和抗压强度比较不同质量比的复合材料的物理性能及形貌差异.结果表明,随n-β-TCP粉末质量比的增大,复合材料的吸水率和显气孔率增大,抗压强度先减小后增大.激光共焦扫描显微镜表明,随着n-β-TCP粉末质量比的增大,复合材料中孔的分布逐渐均匀,孔径大小趋于一致.当m(N,O-CMC)∶m(n-β-TCP)=1时,所得复合材料中均匀分布约1～6μm的孔,且n-β-TCP较均匀地分散在N,O-CMC中.

纳米相复合材料β-磷酸三钙/胶原的细胞相容性研究

目的探索和研究新型纳米相β-磷酸三钙/胶原纤维复合材料(nano-sized β-TCP/CF)的细胞相容性,为纳米活性复合材料在临床和组织工程上的应用提供理论和实验基础。方法用湿化学处理的方法制备新型纳米相β-磷酸三钙/胶原纤维复合材料,并通过X线衍射和扫描电镜对其进行表征。以建立的成骨样细胞MG63细胞株,与纳米复合材料在体外培养体系复合培养,并以单纯的非纳米结构β-磷酸三钙和不加材料的空白作为阳、阴性对照,采用MTT法、扫描电镜及碱性磷酸酶活性检测,观察细胞的黏附、增殖以及在材料表面的形态和对细胞的代谢作用。结果纳米β-磷酸三钙/胶原纤维复合材料上的细胞黏附数、增殖的数量,在材料表面的分布均优于非纳米β-磷酸三钙(P<0.05);和空白对照相比,无显著性差异(P>0.05);碱性磷酸酶的活性在1d、3d、5d虽无明显差异,从第7d始,却明显优于非纳米相β-磷酸三钙。结论本研究显示,纳米相β-磷酸三钙/胶原纤维复合材料与单纯非纳米β-磷酸三钙相比,更能促进成骨样细胞的黏附、增殖及其功能代谢,表明其对成骨样细胞具有良好的细胞相容性,可以成为一种新型的具有应用前途的骨修复或组织工程材料。

Beta-磷酸三钙复合材料支架的研究进展

外科临床工作中,由于骨缺损或者组织填充需要而要求植骨的情况十分多见,但自体骨的来源有限,体积、形态的塑造均受到很大限制,且会对供区组织的连续造成破坏,并有引起并发症的风险;异体植骨可能引起免疫排斥反应,少数甚至可引发传染性疾病,所以两者的临床应用受到很大限制。因此,人工骨的制备和临床应用成为研究热点之一。

硬脂酸改性β-磷酸三钙及其复合材料机械性能研究

为了提高β-磷酸三钙(β-TCP)复合材料的机械性能,采用硬脂酸(C17H25COOH)对β-TCP表面进行改性处理,研究了β-TCP与C17H25COOH的界面作用机理.利用透射电镜、傅里叶红外光谱、热重分析等技术分别对改性前后β-TCP的颗粒形貌、组分和表面—OH基团进行了表征,研究了改性β-TCP/聚左旋乳酸(PLLA)复合材料的机械性能,并利用扫描电镜观察了复合材料断面形貌.研究表明:硬脂酸包覆在β-TCP表面,改性后β-TCP粉末具有一定的疏水性,硬脂酸的H+可以与β-TCP中的PO43-的一个O发生质子化反应形成—OH.改性β-TCP/PLLA复合材料的机械性能相比改性前有明显提高,改性后的β-TCP微粒在PLLA中分散均匀,两者结合紧密.

原位共聚法制备聚DL丙交酯/β-磷酸三钙复合材料及性能研究

采用原位共聚法制备聚DL丙交酯/β-磷酸三钙(PDLLA/β-TCP)复合骨修复材料。以辛酸亚锡作引发剂,将一定比例的β-磷酸三钙与DL丙交酯(DLLA)混匀后在真空体系下开环聚合,并持续均匀振荡,得到PDLLA/β-TCP复合材料。通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)表征复合材料的有机-无机界面及整体复合情况;通过复合材料中PDLLA分子量及复合材料力学强度的测试考察了β-TCP的较佳加入量。研究发现:复合材料中β-TCP在PDLLA基质中分布均匀,有机-无机界面结合紧密;β-TCP比例越大,复合材料中PDLLA分子量越小;β-TCP对材料强度有增强作用,当β-TCP比例为30wt%时,复合材料抗压强度可达99MPa,抗弯强度可达76MPa。

3D打印多孔β-磷酸三钙负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球复合材料:构建及细胞毒性评价

背景:3D打印多孔β-磷酸三钙负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球复合材料,对细胞尤其是成骨细胞生长和增殖的影响及影响程度尚缺乏可靠的生物医学证据。目的:构建3D打印多孔β-磷酸三钙负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球材料,检测其细胞毒性。方法:利用3D打印技术制备出20个孔径400μm的多孔β-磷酸三钙材料,随机抽取其中10个负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球,作为载药支架,其余10个作为非载药支架。将以上两种支架浸提液与成骨细胞共同培养72h,通过倒置相差显微镜观察细胞形态,采用CCK-8法测得成骨细胞A值,计算细胞相对增殖率,评价支架材料的细胞毒性。结果与结论:载药支架大小适度,结构规则,孔隙均匀。培养72 h内,载药支架浸提液中的成骨细胞呈长条形或长梭形,可见少量细胞核固缩,表现出轻微中毒表现,细胞毒性分级为1级,无明显细胞毒性。结果表明3D打印多孔β-磷酸三钙负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球无明显细胞毒性。

不同反应条件对原位聚合聚DL丙交酯/β-磷酸三钙复合材料强度的影响

在骨修复领域以无机钙质成分增强的聚乳酸基复合材料应用最为广泛。本文采用原位共聚法制备聚DL丙交酯/β-磷酸三钙(PDLLA/β-TCP)复合骨修复材料。以辛酸亚锡作引发剂,将一定比例的β-磷酸三钙与D L丙交酯(DLLA)混匀后在真空体系下开环聚合,并持续均匀振荡,得到PDLLA/β-TCP复合材料。研究发现,TCP的加入对材料强度有增强作用,但β-TCP的加入对PDLLA的分子量将造成不利影响。在引发剂质量分数为0.1%,150℃反应16h,β-TCP的加入量为30%条件下,材料抗压强度达95 MPa,抗弯强度达69 MPa。

不同成分配比的聚酯/磷酸三钙复合材料体外降解行为观察

目的:探索用改良热致分相法实验室制备骨组织工程用聚酯/磷酸三钙(Tricalciumphosphate,TCP)复合材料,并模拟体内降解环境研究其体外降解行为,以便为进一步的体内植入材料筛选提供依据。方法:①将热致分相法与熔铸沥取法二者结合制备不同成分比例(7∶3,6∶4,5∶5)的聚消旋乳酸犤Poly(L-lacide-co-D,L-lactide),PDLLA犦/TCP及聚丙交酯-乙酯共聚物犤Poly(lactide-co-glycolide),PLGA犦/TCP复合材料。②扫描电镜观察材料孔隙结构及测量孔隙大小,体积法测定孔隙率,各组分别于1%胰酶PBS溶液中进行体外降解,定期其重量变化,连续6周。结果:①改良法制备出的材料平均孔隙率均>80%,电镜下测量孔径大小100～400μm。②体外降解实验中,随时间点变化,材料重量丧失以(5∶5)组为著,3周时即达到此组材料的82%以上(PDLLA组为82.6%,PL-GA组为83.1%),6周时(5∶5)组均完全溶解。③用SPSS10.0作统计学分析,P<0.01为差异有显著性意义;PDLLA/TCP(5∶5)比PDLLA/TCP(7∶3)(t=-22,P<0.01),PDLLA/TCP(5∶5)比PDLLA/TCP(6∶4)(t=-14,P<0.01),差异有显著性意义;PLGA/TCP(5∶5)比PLGA/TCP(7∶3)(t=-24,P<0.01),PLGA/TCP(5∶5)比PLGA/TCP(6∶4)(t=-16,P<0.01),差异有显著性意义;PDLLA/TCP(5∶5)比PLGA/TCP(5∶5)(t=2.5,P>0.01),差异无?

个体化三维带种植体中空钛网复合β-磷酸三钙和松质骨髓修复下颌骨节段性缺损

背景:前期实验中,课题组已经应用计算机辅助方法成功制备了个体化下颌骨带种植体三维钛网修复体。目的:在前期实验基础上,观察个体化三维带种植体中空钛网复合β-磷酸三钙和松质骨髓修复下颌骨节段性缺损的效果,探讨下颌骨节段性缺损的个体化再生修复途径。设计、时间及地点:单一样本动物体内实验,于2003-09/2006-10在解放军第四一一医院口腔专科中心和解放军第二军医大学长海医院口腔科完成。材料:利用计算机辅助方法自行设计个体化带种植体三维钛网;不规则颗粒型β-磷酸钙生物陶瓷由上海贝奥路生物材料有限公司提供。方法:实验犬6只,全部制备犬下颌骨体部节段性缺损,然后利用预先构建的个体化带种植体三维中空钛网复合β-磷酸三钙和松质骨髓植入对骨缺损进行修复。主要观察指标:通过X射线、大体标本和组织学切片观察,分析和评价个体化再生修复下颌骨节段性缺损的效果。结果:下颌骨解剖形态和连续性恢复十分理想,组织学和X射线观察显示钛网内有新骨形成,新生骨在修复后3个月时已十分明显和成熟。结论:利用计算机辅助方法预构个体化带种植体三维钛网,复合β-磷酸三钙和松质骨髓植入,可望实现下颌骨节段性缺损的个体化再生修复。

骨形态发生蛋白复合聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物／磷酸三钙填充修复兔股骨下段多孔钛周围骨缺损的生物固定效果

背景:课题组前期观察了骨形态发生蛋白复合聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙人工骨作为填充材料植入多孔钛周围的组织学变化,但是对于该材料生物固定多孔钛的特点尚未得知。目的:评估骨形态发生蛋白复合聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙三维多孔框架材料修复多孔钛周围骨缺损的生物力学特点。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-02/2007-09在解放军第四军医大学实验动物中心完成。材料:以负压抽吸法在5×103Pa的压力下将牛骨形态发生蛋白混悬液5mg与聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙多孔框架复合。新西兰兔36只,随机分为对照组和实验组各18只。方法:于股骨内髁上段0.5cm处制造直径6mm,高为10cm的圆柱状全壁缺损。对照组在羟基磷灰石涂层多孔钛周围填充单纯聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙材料。实验组在羟基磷灰石涂层多孔钛周围填充复合骨形态发生蛋白的聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙材料。主要观察指标:填充6,12,24周后取含植入样品的股骨进行生物力学推出测定,测试完毕后标本行扫描电镜观察。结果:所有样品的剪切应力都随时间增长而增大。其中在6,12周实验组剪切应力高于对照组(P<0.05)。扫描电镜观察6周时断裂位置为植入仿生骨-骨界面,金属表面骨组织量较少。12周时断裂面主要发生在植入仿生骨-多孔钛界面或正在重建的编织骨内或编织骨-皮质骨界面。24周时,可以观察到断裂发生在编织骨-皮质骨界面。结论:应用骨形态发生蛋白复合聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙材料修复多孔钛周围骨缺损,能够更好地固定生物假体。

β-磷酸三钙/聚L-乳酸复合骨支架材料的制备及其力学性能

以NaCl颗粒为致孔剂,采用"溶液浇铸-热压成型一颗粒沥滤"方法制备多孔β-磷酸三钙(β-TCP)/聚L-乳酸(PLLA)复合骨支架材料.研究了致孔剂用量、成型压强以及成型温度对复合材料孔隙率、体积密度及力学性能的影响;讨论了复合材料的孔隙率与其力学强度之间的关系以及细胞在支架材料上的增殖情况.扫描电镜(SEM)下,观察到β-TCP/PLLA复合材料有着开口的、均匀的及相互贯通的孔隙,孔径为100μm～400μm;排液法测得复合材料的孔隙率约为55%～65%;多孔复合材料的抗压强度(～8MPa)接近松质骨的抗压强度.研究表明:致孔剂NaCl的用量为60%(质量分数)、NaCl颗粒粒径为200μm～450μm时,在6MPa成型压强及120℃成型温度下,制得的多孔复合材料的力学强度符合骨力学性能要求,并适合骨髓基质干细胞的黏附与生长.

N,O-羧甲基壳聚糖与磷酸三钙复合体的理化性能研究

目的:研究N,O-羧甲基壳聚糖(N,O-carboxymethyl chitosan,N,O-CMCS)/磷酸三钙(tricalcium phosphate,TCP)以不同质量比例复合制作骨支架材料的理化性能。方法:N,O-CMCS与TCP分别以质量比2∶1、1∶1和1∶2混合,以同体积的水将材料调匀,制成复合体,应用红外光谱仪测试复合材料的特征谱带,扫描电镜观察复合材料的微观特征,万能材料实验机测试材料复合后15min和12h时的抗压强度和弹性模量。结果:3种复合材料中,N,O-CMCS的-COO-和-NH2的特征峰渐向低波数方向明显位移,-COO-和-NH2与TCP的Ca2+发生了络合反应。N,O-CMCS/TCP呈三维结晶多孔结构,N,O-CMCS含量增多,复合材料孔隙增加,抗压强度变大;而TCP含量增多,其孔隙减少,弹性模量变大,刚性加强。结论:N,O-CMCS具有络合钙粒子的特性,与TCP复合后形成的复合材料具有良好的可塑性、三维多孔结构和力学性能,有望成为一种有应用前景的骨修复材料。

β-磷酸三钙/聚乳酸叠层复合骨组织工程支架的制备、性能及其应用评价

目的进行β-磷酸三钙/聚乳酸叠层复合支架的应用评价。方法在体外37℃生理盐水中降解过程中,观察该材料的重量、力学强度、聚乳酸分子量、材料周围环境的pH值、Ca2+浓度等参数随时间的变化情况,以及将该支架材料和骨髓基质细胞复合后,植入中国青山羊胫骨段缺损处进行修复实验。结果对修复效果进行了观察,发现其成骨能力较强。结论此种材料在骨组织工程领域有一定应用前景。

组织工程用β-磷酸三钙/聚乳酸支架材料性能评价

研究了β-磷酸三钙/聚乳酸(PLLA)叠层复合支架在体外37℃生理盐水中降解过程,结果表明复合材料的孔径为100～400μm、孔率在60%～70%以上;复合材料的降解环境酸度维持在近中性,而纯聚乳酸为3 0左右;复合材料失重百分率介于纯聚乳酸和β-磷酸三钙之间,在16周内达20%;随降解时间延长,复合材料力学强度下降、聚乳酸相对分子质量减小;降解过程中Ca2+浓度在12周达最大,为0 002mol/L.证实该材料理化特性适合于骨组织工程支架材料的要求.