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纳米羟基磷灰石与壳聚糖复合硬组织修复材料研究

张利  
【摘要】:单纯的有机或无机材料很难满足临床上对骨修复材料生物活性及生物力学性能的综合要求。理想的骨修复材料,应当具有良好的生物相容性和高的生物活性,其力学性能与天然骨相当或稍优于天然骨。因此,设计和制备更接近骨矿物组成的纳米羟基磷灰石及其复合材料成为当前骨组织修复材料研究的热点。 羟基磷灰石(HA)是骨组织的主要无机成分,生物相容性好,具有较高的生物活性,能够与骨组织形成化学键合,但其脆性和不易加工性也限制了其应用。聚合物材料具有较好的韧性,但缺乏生物活性。如果综合二者的性能,扬长避短,优势互补,可望得到一种理想的骨修复替代材料。 天然骨的主要矿物成分是弱结晶态含碳酸根的纳米磷灰石晶体,在体内参与骨的新陈代谢,具有很高的生物活性。因此,合成组成和形态类似于骨矿物质的纳米类骨磷灰石晶体是制备高性能复合骨修复材料的前提。 本文以Ca(OH)_2和H_3PO_4为原料,通过中和反应法合成羟基磷灰石前驱体,并于140℃、0.3MPa条件下进行水热处理,得到羟基磷灰石晶体。研究结果表明,该磷灰石晶体呈纳米短棒状形态,属弱结晶结构,并含有少量的CO_3~(2-),与天然骨磷灰石晶体的结构和组分相似。合成磷灰石晶体中的CO_3~(2-)是在合成及水热处理过程中引入的,其含量低于天然骨磷灰石。为使合成的磷灰石晶体结构和组分更接近于骨矿物质,本文通过在反应物中引入碳酸盐,用相同的方法合成了含CO_3~(2-)羟基磷灰石(CHA)晶体。研究结果表明,CHA中碳酸根的含量与天然骨磷灰石相当,晶粒尺寸显著减小,与骨磷灰石晶体尺寸极其接近。由于碳酸根进入CHA晶格内部,使CHA的晶体结构不完整,呈现与骨磷灰石


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