纳米复合材料的固化和流变性动态扭振法及其应用研究.ppt

一、硫酸钙的制备、结构与性能 硫酸钙分子式为CaSO4·2H20（生石膏）, 属单斜晶系，它由无水硫酸钙加水凝固结晶而成，凝固时间、凝固物强度和表面硬度视水量和硫酸钙配比而定，凝固时间一般需数分钟。 另外，加入化学试剂可加速或延缓凝固时间，如无水硫酸钙与4％K2SO4溶液混合能加快凝固，而与0.4％~1％硼酸纳溶液则延缓凝固。 医用硫酸钙是半水硫酸钙(CaSO4·1/2H2O，熟石膏)，由含两个水分子的硫酸钙经加热及特别处理(特殊制造方法)而成，它的晶型结构均匀，整个材料降解速度均匀，与水拌合后形成一种塑性体，这种塑性体经过一段时间又变成具有一定机械强度的固体。 二、硫酸钙水泥在医学中的应用 硫酸钙早期主要用于外科固定用绷带，新工艺形成的硫酸钙使其在骨缺损填充、矫形外科等方而得到了应用，如用于牙周骨缺损、胫骨创伤性缺损、股骨骨折、骨囊肿、纤维发育不良、内生软骨瘤、单防性骨囊肿、巨细胞瘤手术后缺损等。 7.8.2 磷酸钙骨水泥 一、磷酸钙骨水泥的制备、结构与性能 磷酸钙骨水泥的成分包括：?-磷酸钙、磷酸四钙、二水磷酸氢钙、磷酸二氢钙。 磷酸钙骨水泥的制备方法非常简单，即粉末掺合水溶液后(一般为柠檬酸或柠檬酸盐混合物)拌匀，经一段时间的初步硬化，塑型后植入骨替代或填充部位，最后硬化成骨水泥，它们在生体内进行多步化学反应，生成经基磷灰石。 磷酸钙骨水泥具有?-磷酸钙陶瓷的生物相容性和可降解性。缺点：硬化过程中一系列物理化学过程放热，对组织产生轻微影响。 二、应用 人工骨、关节的固定，各种原因引起的骨缺损的填充，脊柱融合植骨，制作成楔形骨块用于椎板减压术后融合，颈椎前路术用骨栓等 生物活性磷酸钙陶瓷人工骨 7.9 多孔生物陶瓷 制备方法 有机泡沫浸渍法 添加造孔剂法 盐析法 化学发泡法 颗粒堆积形成气体结构 原位替代法 参考文献：石淑先主编. 生物材料制备与加工. 化学工业出版社， P384-389 7.10 生物降解无机材料及影响降解的因素 生物降解无机材料： ?-TCP, CaSO4, 天然珊瑚及?-TCP与HA的复合物 影响降解的因素： 材料的化学敏感性：如水合硫酸钙（水合结构），HA中碳酸根离子量影响 结晶成分的量：降解与水的渗透有关，致密结晶结构降解慢，非晶快；多晶体大于单晶体 介质（水）的量和酸性 材料的比表面积：孔隙率高易于降解 7.4 羟基磷灰石陶瓷 羟基磷灰石（ HA）是人体骨组织的主要无机成分，占90％，碳酸钙等其它成分占10％。 羟基磷灰石具有很好的生物相容性 7.4.1 羟基磷灰石的原粉的合成和制品成型 一、原粉的合成 化学共沉淀法 典型的方法：酸碱中和反应、钙盐和磷酸盐的反应。 此法易制得大量微晶状态或非晶态的HA粉末。 湿法制备HA装置图： Ca/P随pH值的变化情况 （2）固相反应法（干法） 此法与普通陶瓷得制备方法基本相同，原料粉磨细混合，在1000－1300?C下高温合成结晶性HA。此法合成的HA纯度高，结晶性好。 （3）水热合成法 以CaCl2或Ca(NO3)2与NH4H2PO4为原料，以钛网为阴极、石墨为阳极，控制一定的pH和沉积时间，得到CaHPO4.2H2O.随后经120～200 ?C水蒸汽处理，即得HA. 此法适合制备完整的HA单晶 二、羟基磷灰石制品的成型 HA粉末合成后，还必须通过成型－烧结工艺提高其强度，同时根据需要调节孔度和形状。 一般工艺过程为： 原料粉碎（球磨/干燥） 粘结剂（如需可加致孔剂） 等静压/热压成型 修边 烧结 成品修饰 产品 粘结剂：水；聚乙烯醇水溶液；石蜡、蜂蜡 致孔剂：双氧水、聚乙二醇、聚乙烯醇水溶液、PTFE球； 也可将HA浆料注入多孔泡沫塑料，然后烧结制成多孔材料 三、羟基磷灰石的结构与性能 羟基磷灰石的化学结构式为：Ca10(PO4)6(OH)2, Ca/P比为1.67,密度3.16g/cm3, 呈弱碱性(pH=7～9). 多晶的羟基磷灰石具有很高的弹性模量（40～117GPa), 人牙釉质为74GPa。 合成过程中，微量元素的加入： Lanthanum(La, 镧)的加入，改善降解特性，HA表面均匀降解； F(氟化物）的加入，改善HA的韧性，形成可切削陶瓷。但作为骨组织替代物，F含量过高会影响骨组织的再生和一定抗压强度的维持。 四、羟基磷灰石的应用 可应用于骨缺损的填充修补（或替换），例如：鼻梁骨、颌骨替换；软骨、承力骨缺损（骨结核、骨瘤病灶的切除）的填充；承力骨（胫骨）的替换；义眼球、人工听骨等；或者作为活性物质喷涂在其它材料表面。 一般地，多孔HA或粉末：强度低，适合做填充或药物载体；多