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《华南理工大学》 2017年
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抗溃散型磷酸钙骨水泥的制备与性能研究

黎兴美  
【摘要】:磷酸钙骨水泥(CPC),无需预制成型,能够根据骨修复部位任意塑形,可原位自固化凝结,具有良好的骨传导活性,在骨修复领域具有广阔的应用前景。针对磷酸钙骨水泥抗溃散性能差的缺点,本研究分别通过添加聚丙烯酸钠(PAAS)、魔芋葡甘聚糖/瓜尔胶(KGM/GG)、魔芋葡甘聚糖/?-卡拉胶(KGM/KC)对CPC进行抗溃散改性。本课题对改性后的CPC的抗溃散性、可注射性、流变性能、凝结时间、抗压强度、孔隙率、物相、微观形貌、Zeta电位和蛋白吸附等结构与理化性能,以及体外细胞行为进行了系统的研究,并探讨了改性CPC的抗溃散机理。将不同含量的PAAS添加到CPC固相粉末中。研究表明,PAAS的加入显著提高了CPC的抗溃散性能,且CPC溃散量随PAAS含量的提高而下降。PAAS的加入使CPC浆体粘度和剪切应力有所提高,但不改变浆体的非牛顿流体类型以及剪切稀化特性。PAAS的加入能够显著提升CPC浆体的可注射性,且随着PAAS含量增大,注射力随之增大。PAAS的加入对CPC的物相和显微结构形貌均没有明显影响,水化产物均为小片状或针棒状的羟基磷灰石。低含量的PAAS(?1.0 wt%)不会影响CPC的凝结时间,但当PAAS含量达到2.0 wt%时,CPC的终凝时间略有延长。PAAS的加入导致其抗压强度较对照组有所下降,但随着PAAS含量进一步提高,抗压强度上升,孔隙率则保持不变。PAAS的加入增强了CPC的表面电负性,导致CPC的表面BSA蛋白吸附性能下降,LSZ蛋白吸附性能提高。PAAS的加入不影响mBMSCs在CPC上的粘附,且能促进细胞增殖,当PAAS含量超过0.25 wt%时,对细胞后期的成骨分化有一定的抑制作用。利用多糖之间的协同作用,将两种不同的天然多糖KGM和GG以不同的含量及配比加入CPC液相中。研究表明,KGM和GG均能提高CPC的抗溃散性能,随着KGM和GG含量增加,CPC溃散量下降,可注射性降低。KGM/GG复合添加的抗溃散效果比单一加入更显著,且随着KGM/GG二者之比的增加,CPC的溃散量呈现出先下降后增大的趋势,KGM/GG二者之比为5:5时CPC溃散量最低。KGM/GG的之比较低时,能够显著改善CPC可注射性。KGM/GG共混具有协同增稠作用,导致CPC浆体粘度增大。KGM/GG的加入能够缩短CPC的终凝时间,有利于改善其抗溃散性能。KGM/GG的加入不影响CPC的物相和显微结构形貌,水化产物为小片状或针棒状的羟基磷灰石。KGM/GG的加入导致CPC固化体孔隙率略有上升,抗压强度较对照组略有下降,但抗压强度随KGM/GG之比增加而增加,当KGM/GG之比超过为5:5后,抗压强度随之降低。KGM/GG具有良好的细胞相容性,加入CPC后增强了其表面电负性,提高了CPC表面的蛋白吸附能力。KGM/GG的加入不影响mBMSCs在CPC表面的粘附和成骨分化,且能促进细胞增殖,具有良好的细胞相容性。将KGM和KC以不同的配比加入到CPC的液相中。研究表明,KGM和KC均能提高CPC的抗溃散性能,且KGM/KC共混添加的抗溃散效果更显著,KGM/KC二者之比为2:8时CPC溃散量最低。KGM和KC的加入使CPC浆体粘度有所增大,且KGM/KC之比为5:5时具有协同增稠作用。当KGM/KC之比高于2:8时,会显著地降低CPC的可注射性,缩短凝结时间。KGM/KC的加入不影响CPC的物相和显微结构形貌,水化产物为小片状或针棒状的羟基磷灰石,不影响CPC固化体孔隙率,但抗压强度较对照组略有下降,KGM/KC之比为5:5时,CPC抗压强度略有上升。KGM/KC的加入增强了CPC的表面电负性,但随着KGM/GG之间之比的增大,CPC电负性随之下降。KGM/KC具有良好的细胞相容性,加入CPC使其表面的BSA蛋白吸附能力下降,LSZ蛋白吸附能力增强,有利于mBMSCs在CPC上的粘附和增殖,不影响细胞的成骨分化,具有良好的细胞相容性。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R318.08

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