含硅羥基磷灰石的濕法合成及骨水泥的性能研究.pdf

1、羥基磷灰石(Hydroxyapatite，HAP)[化學(xué)式為Ca<,10>(PO<,4>)<,6>(OH)<,2>]是一種微溶于水的弱堿性磷酸鈣鹽，屬六方晶系，其組成和結(jié)構(gòu)與天然磷灰石(Apatite)礦物相近，是脊椎動物骨和齒的主要無機(jī)成分，在人骨中約占77％，齒骨中則高達(dá)97％。 HAP具有優(yōu)良的生物相容性、生物活性、骨傳導(dǎo)性、骨誘導(dǎo)性、自固化性和可注射性等特點(diǎn)，人體骨細(xì)胞可以在HAP上直接形成化學(xué)結(jié)合，且結(jié)合強(qiáng)度高、穩(wěn)定性

2、好。研究表明，植入骨中的羥基磷灰石具有誘導(dǎo)骨細(xì)胞生長的趨勢，并逐步參與代謝，是可以完全與生物體骨、齒結(jié)合成一體的一類生物陶瓷，因此被廣泛用作硬組織替代材料，其作用原理包括骨生產(chǎn)作用、骨傳導(dǎo)作用和骨誘導(dǎo)作用。但HAP本身強(qiáng)度低、脆性大且重復(fù)性差，只能被應(yīng)用在牙槽脊增高、耳小骨替換以及頜面骨修復(fù)等非承重材料方面，而難以應(yīng)用于承重骨方面，因此需要對HAP進(jìn)行增強(qiáng)增韌。 實(shí)驗(yàn)采用共沉淀法制備HAP粉體，屬濕法合成，是將鈣質(zhì)原料和H<,3

3、>PO<,4>按照Ca/P比為1.67的比例配制成反應(yīng)液，通過液相反應(yīng)來合成粉體，該法可精確控制各組分的含量，使不同組分之間實(shí)現(xiàn)分子/原子水平的均勻混合，而且所得粉體粒度分布范圍窄、形貌規(guī)整；產(chǎn)物純度高、反應(yīng)時(shí)間短，工藝過程簡單易控制、污染小，是合成HAP的優(yōu)選方法之一。 本實(shí)驗(yàn)旨在向HAP中引入一定量的硅以提高其力學(xué)性能。硅是人體中的一種微量元素(在人體中約占0.026％)，可以調(diào)節(jié)骨組織中有機(jī)質(zhì)(主要是骨膠原纖維束和黏多糖蛋

4、白等)的生成作用和無機(jī)質(zhì)特別是鈣鎂磷的沉聚作用。研究表明，用中性磷酸氫鈉緩沖溶液和稀磷酸作為液相調(diào)和HAP粉體以制備含硅羥基磷灰石骨水泥(Hydroxyapatite cement，Si-HAC)試樣，硅含量在1％時(shí)HAP純度高、粒徑小，同時(shí)，Si-HAC的凝結(jié)時(shí)間有所減小、抗壓強(qiáng)度相應(yīng)提高。 以Ca(OH)<,2>、H<,3>PO<,4>和(C<,2>H<,5>)<,4>SiO<,4>為原料，在反應(yīng)40℃、pH值為9～11、熱

5、處理溫度為1000℃的條件下，用共沉淀法合成Si．HAP粉體，XRD、SEM分析表明，Si進(jìn)入了HAP晶格中，導(dǎo)致Si-HAC晶粒尺寸減小。用液相調(diào)和粉體制得Si-HAC，通過對其凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度和孔隙率的測試，結(jié)果表明，Si含量在1％時(shí)Si-HAC的凝結(jié)時(shí)間小、抗壓強(qiáng)度高。 骨水泥的抗壓強(qiáng)度隨Si含量的增加而增加，孔隙率隨之減小，密度增大。由此推斷，Si含量對樣品體積密度影響不太大，因?yàn)镾i含量主要影響樣品的成份，成份不同結(jié)