降解性階段可調(diào)核—?dú)の⑶蛏锾沾芍苽渑c性能研究.pdf

1、某些創(chuàng)傷、骨腫瘤切除等引起骨缺損的修復(fù)是臨床治療的難點(diǎn)，而尋找理想的骨再生修復(fù)材料已經(jīng)成為該領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。隨著我國(guó)人口老齡化快速發(fā)展，中老年人群中骨質(zhì)疏松和骨壞死等引起的大面積骨損傷再生修復(fù)對(duì)人工骨再生的生物活性和降解性具有更高的要求，因此研究降解性與骨再生速率需求相匹配的高生物活性人工材料具有極為重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　目前人們已廣泛研究的生物活性材料主要包括磷酸鈣陶瓷、自固化材料以及生物活性玻璃、玻璃陶瓷等。磷灰石陶瓷與骨

2、礦物無(wú)機(jī)質(zhì)具有類似組成，但是其脆性高，生物活性不理想，在生理?xiàng)l件下較為穩(wěn)定，降解緩慢。日本學(xué)者Kokubo發(fā)現(xiàn)，含磷灰石和硅灰石結(jié)晶相的A/W玻璃陶瓷具有優(yōu)良的力學(xué)性能和表面生物活性，但是其彈性模量是人體皮質(zhì)骨的20倍以上，同時(shí)其降解速率也極為緩慢，因而也難以適應(yīng)廣泛的臨床應(yīng)用需求。已有研究證明，β-磷酸三鈣(β-Ca3(PO4)2;β-TCP)陶瓷具有良好的生物活性，硅灰石(CaSiO3)陶瓷則具有極為優(yōu)良的降解性，兩者降解性分別慢于

3、和快于骨再生速率，但是由二者經(jīng)機(jī)械混合構(gòu)建的復(fù)合陶瓷多孔材料尚難達(dá)到骨再生的最佳效果。
　　鑒于硅灰石和β-磷酸三鈣獨(dú)特的生物活性和降解性特征，本文探索制備一類降解性能階段性可調(diào)的新型復(fù)相陶瓷（中空）微球材料，為骨再生效率的諸多材料理化性能因素研究提供條件。
　　本文所涉及復(fù)相陶瓷材料的設(shè)計(jì)原理是將降解性存在顯著差異的CaSiO3和β-TCP分別置入微球顆粒材料中的不同殼層，通過(guò)微球顆粒緊密堆積形成的多孔網(wǎng)絡(luò)形成孔道完全貫通

4、的多孔支架，各殼層降解引起孔道網(wǎng)絡(luò)階段性擴(kuò)展，并且各殼層降解伴隨釋放的離子組合物產(chǎn)生優(yōu)良生物活性效應(yīng)，進(jìn)而有利于成骨細(xì)胞遷移、新生血管發(fā)生和新骨改建。這種新穎的雙組分微結(jié)構(gòu)構(gòu)造生物陶瓷復(fù)合材料設(shè)計(jì)勢(shì)必在研究原位骨再生修復(fù)效率及臨床應(yīng)用中具有重要意義。
　　本文的主要研究結(jié)果如下:
　　1.利用硅灰石(CaSiO3)和β-磷酸三鈣(β-TCP)在骨損傷環(huán)境中降解速率存在顯著性差異的基本性質(zhì)，以海藻多糖凝膠球?yàn)槟０?，運(yùn)用層-層包

5、裹方法構(gòu)建CaSiO3、β-TCP交替包裹的多殼層化中空微球。首先，將海藻酸鈉與硅酸鈉的混合水溶膠逐滴加入到溫和攪拌的硝酸鈣水溶液中，形成由水合硅酸鈣鹽為殼層的海藻多糖基復(fù)合微球，然后將該復(fù)合微球依次浸入到含β-TCP的海藻酸鈉溶液和含CaSiO3的海藻酸鈉溶液中，溫和攪拌后將微球懸浮液分離，再經(jīng)真空冷凍干燥和850℃煅燒處理，從而獲得以CaSiO3為最內(nèi)殼層并具有雙殼層或三殼層的中空微球。運(yùn)用同樣的方法，可以獲得以β-TCP為最內(nèi)殼層

6、并具有雙殼層或三殼層的中空微球。
　　2.為改善微球的力學(xué)性能，我們改進(jìn)微球制備技術(shù)，運(yùn)用同軸針頭制備具有核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)相陶瓷微球。首先，分別配制粘度適宜的含β-TCP超細(xì)粉體的海藻酸鈉溶液和含CaSiO3超細(xì)粉體的海藻酸鈉溶液，然后將這兩種溶液分別置于兩個(gè)不同的儲(chǔ)料室中，運(yùn)用適當(dāng)?shù)耐屏⒒旌纤苣z逐滴滴加到持續(xù)攪拌的硝酸鈣水溶液中，形成核殼復(fù)相微球，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、干燥和煅燒處理，從而獲得以CaSiO3為核心、β-TCP為外殼或者以β-

7、TCP為核心、CaSiO3為外殼的核-殼陶瓷微球。
　　綜上所述，本文運(yùn)用模板法制備出一類從單殼層到多殼層的核-殼微球，實(shí)現(xiàn)降解性差異較大的兩種鈣-硅基和鈣-磷基無(wú)機(jī)鹽材料交替包裹形成兩相界面清晰的復(fù)相生物陶瓷材料，該材料具有球形形態(tài)穩(wěn)定、各層化學(xué)組成可控、不同礦物質(zhì)層降解速率可調(diào)等特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)相生物陶瓷各組分的優(yōu)勢(shì)性能與骨再生過(guò)程所需的材料多孔網(wǎng)絡(luò)拓展演化效率、生物活性離子釋放劑量控制等的密切契合。
　　本文的復(fù)相陶瓷