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多孔双层仿生羟基磷灰石人工骨的制备与表征

解宁  
【摘要】: 近年来,对与自然骨成分相同的无机生物医学材料羟基磷灰石(HA)的研究已引起越来越多的材料界科学工作者和临床医生的兴趣。目前已研究制备了多种HA人造骨,其中具有三维结构的多孔状人造骨已成为人们研究的重点和热点。为了探索生物性能和力学性能都比较良好的复合材料,本文根据骨骼的结构和成分制备一种HA复合材料:根据骨骼的成分及构造来模拟、制备具有两层网状多孔结构的人工骨。即以沉淀法制备纳米HA粉体,以纳米HA粉体和纳米ZrO2粉体为原料,按一定比例混合,模压成型,在1200℃烧结,得到孔径在50~150μm的烧结试片来模拟制造由内外骨板增强体组成的网状骨结构。然后,在制备出性能优良的纳米HA的基础上,将纳米HA加入到亲水性的多糖类可吸收高分子壳聚糖溶液中,搅拌均匀,然后涂到制备的一次烧结试片表面,低温二次烧结,模拟得到由海绵状支撑体(骨小梁)组成的网状骨结构。然后,通过显微结构以及性能测试对多孔双层仿生结构HA材料试件结构和性能进行分析研究。 本论文对纳米HA制备中的一些影响颗粒粒径和形貌的因素进行了研究,如溶液浓度、原料配比、陈化时间等。并通过对上述因素的控制获得纯度较好的棒状纳米HA。 通过在纳米HA中掺杂纳米ZrO2,将纳米ZrO2作为增强相加入到HA陶瓷材料中,从而利用纳米ZrO2优异的力学性能,增强纳米HA人工骨陶瓷材料的力学性能。结果表明,在复合材料中所掺入20wt.%的纳米ZrO2抗压强度可以达到61.2MPa,同时通过加入30wt.%的柠檬酸调节多孔材料的孔径,制备出了孔径在50~150μm的多孔材料。 以纳米HA、水溶性壳聚糖为原料,两者质量配比为8:2时,800℃煅烧3h制备出了孔径为:200~300μm,孔隙率为46.5%的海绵体。同时解决了两层材料的界面结合,制备了具有两层结构的仿内外骨板增强体组成、海绵状支撑体(骨小梁)结构的人工骨。


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