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《浙江大学》 2003年
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HA/PMMA复合生物材料的制备及性能研究

方丽茹  
【摘要】: 聚甲基丙烯酸甲酯(也称有机玻璃,PMMA)广泛用作人工骨替代材料,尽管它有一定的生物相容性和较高的力学强度,它不能直接诱导骨组织生长,与宿主骨之间的界面结合力低,容易松动,导致植入失败。很多研究表明,要在人工替代材料与天然骨组织间建立一种强的化学键合,就要在材料与骨间形成类骨过渡层,由与骨组织成分相似的钙磷沉积层组成。也就是说,要赋予材料一定的生物活性。以有机玻璃作为母相,掺入一定比例的羟基磷灰石(HA)粉末,是一种较为有效的改善生物活性的方法,因为羟基磷灰石是人体硬组织的一种无机组分,与骨组织有良好的相容性和亲和力,能诱导其周围骨组织的生长。要在提高材料生物活性上取得满意的效果,要求HA晶粒应该具有小的颗径(纳米级),以及在有机母相中具有良好的分散性。然而,颗粒的细度与分散性通常是相互矛盾的,对于羟基磷灰石尤其如此。其表面的羟基容易导致彼此之间以氢键产生团聚;HA是一种极性的、亲水的物质,在弱极性的有机母相中,将产生二次团聚,很难用物理方法解聚。用表面修饰的化学方法,也只能在一定程度上缓解二次团聚的发生。 在经过深入的文献查阅和前期研究工作基础上,本文提出采用有机介质中直接制备羟基磷灰石的方案。在进行了多种方法的尝试后,本文认为,直接在有机介质中进行HA合成的反应,是极为困难的;采用介质替换的方法,使水中制备的HA,不经干燥,分散在氯仿中,是一种基本可行的方法,然而分散效果还是欠佳,并且容易在后来的复合材料中形成大量空洞。以卵磷脂作乳化剂,在形成的水/氯仿乳液中制备HA,能获得高纯的、分散效果良好的纳米HA晶粒,再通过静置破乳,可得到分散于氯仿中的HA的悬浮液。 本实验中采用乳液法制备出来的HA的氯仿悬浮液,加入有机玻璃,制备出具有不同HA含量和不同表面形貌的HA/PMMA复合材料,考察HA的加入对复合材料力学性能的影响,以及复合材料在模拟体液中的生物活性,具体结果如下: HA的加入对提高复合材料的弯曲强度有一定作用,但随着HA含量的增高,在不同分子量的有机玻璃母相中都有强度达到最高值后轻微下降的现象,而材料的弹性模量却随着HA含量增加有明显提高。由于有机玻璃本身的强度较高,所以弯曲强度 $kLq4+qtWL 的轻微下降对其应用不会产生负面影响,说明HA的加入对改善复合材料的力学性能 (强度和模量)有一定作用。 /‘ 把不同 HA含量的 IIArpMMA复合材料浸入模拟体液(SBF)中,一段时间后发 现,这些复合材料表面都有类骨磷灰石相生成,样品质量有不同程度的增加,而形貌 上的区别较大,说明本工作获得的复合材料都具有生物活性。 把不同表面形貌的HAf,MMA复合材料浸入SBF中进行生物活性测量,发现有 表面开口孔的小孔复合材料有非常好的生物活性,在浸泡结束时表面形成一层很厚的 球形颗粒状的磷灰石沉积层:致密复合材料生物活性一般,只形成岛状的沉积块,不 能覆盖成片:而具有大量连通孔的复合材料,却有急剧的质量下降,然而%M及*RD 分析表明,该材料的生物活性较佳,其质量下降可能是山于HA在连通孔中流失引起 的,是一种非下常的质量下降。 本工作通过乳液法能制备出颗粒度在 100urn左右、具有高纯度、分散性好、能稳 定存在的 HA的氯仿悬浮液。在该悬浮液中加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)能形成 HA/PMMA复合材料,该复合材料制备技术对有机母相中HA颗粒的大小、分散性、 HA含量及复合材料形貌(致密、多孔、孔径大小及连通性)能够进行有效的调控; 本工作中获得的HArpMMA复合材料表现出较好的生物活性和力学性能。这些实验结 果对研制出具有高生物活性、长效性的有机玻璃植入体,无论是在理论上还是在实际 应用中都起着关键和重要的作用。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TB39

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【引证文献】
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