医用纳米双相磷酸钙陶瓷讲义.ppt

医用纳米双相磷酸钙陶瓷 目录 1 2 3 纳米双相磷酸钙生物性能 纳米双相磷酸钙制备 4 展望 纳米双相磷酸钙简介 1.纳米双相磷酸钙简介 由于肿瘤切除、创伤和先天缺陷造成的骨缺损需要大量的移植骨修复，临床上自体和同种异体骨应用最多，都存在明显的供、受区并发症。 20世纪80年代末，由Langer和Vacanti提出的组织工程学的兴起，为骨组织的缺损的修复开辟了一个新的途径。 目前用于骨组织工程的支架材料主要有两类，一类是有机高分子材料，另一类为无机材料。 在高分子材料中，目前应用较多支架材料有胶原、纤维蛋白、聚乳酸、壳多糖和藻酸盐等。它们存在力学性能较低，在体内降解时有酸性降解产物释放以及可引起无菌性炎症反应等缺陷，从而影响细胞和组织的生长与繁殖。无机材料中主要是生物陶瓷类，这些生物陶瓷材料作为组织工程支架材料的效果是肯定的，但其脆性大，不易加工成形，且体内降解困难，影响新骨的长入和后期的改建，故其应用受到一定限制。 1.纳米双相磷酸钙简介 HA是人体骨的主要无机成分，占人体骨69wt%的磷酸钙盐类主要以纳米HA结晶形式存在，并以一定方向分布在20wt%的胶原网络中。因此，HA为研究最为成熟的骨植入材料。 优点：优异的生物活性和生物相容性。 具有良好的骨引导性；能与骨组织形成骨性结合。 缺点：降解缓慢，阻碍新骨的形成和改建。 β-TCP的Ca /P原子比为1.5，在人体内具有良好的可吸收和降解的特性。 1.2 纳米双相磷酸钙 因此，将纳米羟基磷灰石与β-磷酸三钙以一定比例混合，通过特定的工艺得到纳米双相磷酸钙陶瓷。 纳米双相磷酸钙陶瓷具有良好的生物相容性，可诱导骨再生，同时可自行降解，吸收。 在力学性能方面，磷酸三钙的断裂强度会因为羟基磷灰石的 重结晶而增强，特定的HA/TCP 比则会提高BCP 的抗弯强度和弹性模量。 纳米生物陶瓷粉体的制备包括: 固相反应法、化学沉淀法、水热合成法、溶胶－ 凝胶法等。但是，制备纳米双相磷酸钙的工艺并没有大量报道。 1.2 溶胶-凝胶法制备纳米双相磷酸钙 1. 制备工艺 （1）将亚磷酸三甲酯((CH3O)3P，AＲ) 和硝酸((CaNO3)2·4H2O，AＲ)分别溶解在无水乙醇(AＲ)中分别形成4 mol/L和2 mol/L的溶液。 （2）将适量去离子水在充分搅拌下加入180 ml 亚磷酸三甲酯溶液中，搅拌30 min 后与硝酸钙溶液均匀混合; （3）持续搅拌该混合溶液30 min 后，在室温下静置16 h，然后将混合液在60℃的水浴中放置6 d，可得白色干凝胶。干凝胶在600 ～ 900℃下煅烧3 h。 2.不同工艺参数对纳米双相磷酸钙晶粒尺寸的影响 （1）Ca/P为1.6时，不同烧结温度对晶粒尺寸的影响 Fig． 1 XRD pattern of the products caclined at different temperature ( a) T = 600℃; ( b) T = 700℃; ( c) T = 800℃; ( d) T = 900℃ β-TCP HA 图1(a)可得:当煅烧温度为600℃，产物主要为β-磷酸三钙( β-TCP)，羟基磷灰石( HA)峰结晶效果不好; 图1(b～c)可见，当煅烧温度为700～900℃，产物HA和β－ TCP。当烧结温度为800℃，产物Ca /P为1.629,产物平均晶粒尺寸约为40.1 nm; 当煅烧温度为900℃，产物Ca /P为1.628，产物平均晶粒尺寸约为46.1 nm; 当初始钙磷比约1.6 时，制备BCP 陶瓷粉体较佳的煅烧温度为700 ～ 900℃，在此温度范围内，产物Ca /P 比随煅烧温度增大而减小，煅烧温度达800℃后，钙磷比基本稳定在1.628 ～ 1.629; 产物计算颗粒粒径随煅烧温度提高而逐渐增大。 （2）不同初始Ca/P对产物晶型结构及颗粒粒径的影响 由图及JADE 软件计算所得， 当初始Ca/P比为1.60 时，产物HA/TCP质量比为75.6: 24.4，Ca /P 比为1.629，平均晶粒 尺寸约为40.1 nm; 当初始Ca /P比为1.55时，产物HA/TCP 质量比为63: 37，Ca /P 比为1.595，平均晶粒尺寸约为