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《重庆大学》 2010年
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镁/磷酸三钙生物降解复合材料的制备及性能研究

吴泽宏  
【摘要】: 镁及其合金具有与人体骨相近的密度、弹性模量、无毒、生物相容等诸多优良的性能,但是,其在人体体液中腐蚀速率太快,限制了其在生物材料方面的应用,同时金属镁不具有骨诱导性,而且其强度低于人体骨强度。磷酸三钙(Ca3(PO4)2,TCP)成分与骨组织相似,具有良好的生物相容性、容易生物降解吸收、具有骨传导性以及无毒副作用,但是其疲劳强度低,脆性大,抗折及抗冲击性能远不能满足高负荷人工骨要求。本文采用粉末冶金法将纯镁与磷酸三钙复合,综合两者的优点,制备出一类新型的硬组织植入材料,对其力学性能及腐蚀性能进行了分析和研究。 选用纯镁和磷酸三钙粉末为原料,采用粉末冶金法制备出不同TCP含量的镁/磷酸三钙复合材料,于万能材料试验机上进行压缩试验,测其屈服强度和抗压强度;并将材料试样于37℃的Hank’s模拟体液中进行浸泡腐蚀及电化学分析,测试析氢速度、腐蚀失重、溶液pH值变化及腐蚀电流密度等,采用扫描电镜(SEM)、金相显微镜、X射线衍射(XRD)等分析手段对试样表面形貌及物相分析。研究了不同TCP含量对复合材料的腐蚀性能及压缩力学性能的影响。结果表明: 1 TCP的加入,能够提高复合材料的压缩屈服强度及维氏硬度。本试验条件下制备出的Mg/TCP复合材料压缩屈服强度可以达到人骨屈服强度的范围。 2电化学测试、腐蚀失重测试及析氢测试结果表明,加入适量TCP,有利于Mg/TCP复合材料耐蚀性能的提高,但TCP含量与材料的耐蚀性并不是简单的线性关系。 3 XRD分析结果发现,浸泡后材料表面主要沉积物为Mg(OH)2,复合材料试样表面还有HA的沉积,而纯镁试样表面则未检测到HA。热力学计算证明,复合材料中的TCP具有诱导HA沉积的作用,表明复合材料相对于纯镁试样,具有更优的骨诱导性;HA的生成也能够在一定程度上抑制复合材料的腐蚀,从而改善材料耐蚀性。 4本试验条件下,结合复合材料的力学性能、耐腐蚀性及生物活性可知:Mg-5wt%TCP复合材料具有最优的综合性能。 5有机泡沫浸渍法能制备出具有连通孔洞结构的多孔TCP,多孔TCP孔隙率高达80%,孔径范围约为50~500μm。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R318.08

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