可降解钙磷生物玻璃陶瓷制备及性能研究

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天津大学

硕士学位论文

可降解钙磷生物玻璃陶瓷制备及性能研究

姓名：张文娟

申请学位级别：硕士

专业：材料学

指导教师：蔡舒

20080501

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摘要

钙磷生物玻璃陶瓷由于其化学组成和生物性能与骨骼无机相具有相似性而广泛的应用作骨组织替代材料。不同的用途和植入环境等对材料的生物降解速率要求不同，钙磷生物玻璃陶瓷的化学组成、结构、力学性能和降解性可通过起始组成和析晶处理来调控，被认为是最具应用前景，可作为硬组织修复和药物载体的无机材料之一。

本文用熔融法制备ＣａＯ．Ｐ２０５．Ｂ２０３．Ｎａ２０（ＣＰＢＮ）生物玻璃粉末，采用有机泡沫浸渍法将其制成多孔微晶玻璃。用ＦＴＩＲ、ＤＳＣ．ＴＧ、ＸＲＤ和ＳＥＭ对微晶玻璃的相组成和微观结构进行分析，在模拟体液中浸泡后测试材料的生物活性。用溶胶 凝胶法制备ＣａＯ－Ｐ２０５．ＺｎＯ－Ｎａ２０（ＣＰＺＮ）和ＣａＯ－１＂２０５－ＳｒＯ—ＺｎＯ－Ｎａ２０（ＣＰＳＺＮ）玻璃体系，研究了ＺｎＯ、ＳｒＯ的加入以及热处理对玻璃陶瓷相组成、玻璃结构和微观结构的影响，分别在磷基缓冲液（ＰＢＳ）和模拟体液（ＳＢＦ）中测试了材料的降解性和生物活性。

实验结果表明，采用有机泡沫浸渍法制得的ＣＰＢＮ多孔玻璃体在７００℃热处理后析出直径为纳米级的纤维状ｐ．Ｃａ（Ｐ０３）２晶粒，且纤维状晶粒由粒径小于２０ｎｍ的球形晶粒构成。试样的孔隙率为６０－－－－７０％时抗压强度在２．２５－－－３．２７ＭＰａ，可用作小面积的骨修复材料。将样品浸渍于ＳＢＦ溶液３天，局部析出一层球状新物质，经能谱分析为羟基磷灰石，可见制备的多孔生物微晶玻璃具有良好的生物活性。

用溶胶一凝胶法制得的ＣＰＺＮ和ＣＰＳＺＮ玻璃陶瓷呈多孔结构。ＣＰＺＮ玻璃在７５０。Ｃ热处理后孔壁上析出的主晶相为具有生物相容性的ｐ－Ｃａ２Ｐ２０７和Ｎａ２ＣａＰ２０７，孔筋上和孔壁上玻璃基质中析出纳米Ｃａ４Ｐ６０１９晶体。将样品浸泡于ＰＢＳ溶液中１１天后钙离子浓度达到峰值，随后Ｃａ２＋浓度大幅度下降，从ＳＥＭ照片中可观察到降解１１天后表面开始有类羟基磷灰石沉积，Ｃａ２十的溶出和类羟基磷灰石的沉积使得Ｃａ２＋浓度达到一种动态的平衡。样品在ＳＢＦ中浸泡７天后，局部沉积了一层羟基磷灰石矿化层。ＣＰＳＺＮ体系未见纳米Ｃａ４Ｐ６０１９晶体析出，与ＣＰＺＮ体系相比Ｃａ２＋浓度在７天后开始降低，由ＳＥＭ照片可观察到７天后有类羟基磷灰石和含锶的羟基磷灰石沉积。样品在ＳＢＦ中浸泡３天后，表面沉积了一层类羟基磷灰石和含锶羟基磷灰石矿化层。可见ＳｒＯ的加入对玻璃陶瓷的生物活性具有促进作用。

关键词：钙磷玻璃陶瓷溶胶．凝胶晶化降解

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ＡＢＳＴＲＡＣＴ

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