可降解钙磷生物玻璃陶瓷制备及性能研究(2)

学位论文作者签名：张吏蛹｝

石月５日导师签名：签字日期：一ｚ彻驴年签字日期：’夕吵年彳且ｊ’日

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第一章绪论

第一章绪论

研制理想的人工材料修复骨缺损，是医学和生物材料科学领域中的一个重要课题。近年来，各种人工制备的生物材料取得了很大进展，尤其是随着细胞生物学和生物材料学的发展，组织工程学作为一门跨学科综合研究的生物科学应运而生。其中硬组织工程材料是组织工程材料的重要组成部分，要求既具有良好的生物学功能，又能满足力学性能的要求。因此，已成为目前国内外生物材料研究的重要方向。其中研究制备生物可降解吸收，能够吸附增殖细胞，并能够用于骨组织工程的生物材料，包括生物可吸收陶瓷、聚合物或它们的复合物，是当今生物医学工程、材料科学、化学等多学科共同研究的主要课题之一¨圳。生物可吸收的钙磷基生物降解材料是这一类材料中最为重要的无机生物活性材料，对它的生物可吸收性的改进、合成工艺以及生物学性能的研究，至今仍是一个活跃的研究领域。

１．１可降解钙磷生物材料概述

临床上需要有一种类似人体自然骨结构和成份的替代材料，这种材料植入体内后，在生理环境中产生结构或物质的衰变，其产物被机体吸收利用或通过代谢系统排出体外，最终使缺损的部位完全被新生的骨组织所取代，植入的生物材料只起到临时支架作用，也就是说需要一种降解材料。从骨组织工程的角度上来说，基体材料不仅影响细胞的生物学行为和培养效率，而且决定着移植后能否与机体有很好的适应、结合和修复的效果，同样也需要一种具有良好生物降解性能的基体材料。钙磷基生物活性材料因其化学组成与骨组织的无机成份相近，具有良好的生物相容性、骨传导性及与细胞良好的亲和性，无变异性，不会引起炎症，材料植入骨内可直接与骨组织接触，没有纤维包裹层。因此以钙磷基材料为降解材料给达到骨自身修复带来了希望，具有广泛的应用价值和发展潜力［５－１０］。

材料的生物降解是指材料在生命体系中形态上整体分化为部分，化学成份由复杂变为简单的过程。生物降解材料（Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ）是一种暂时性的替代材料，通过设计成类似人体骨组织的微孔结构，植入体内后能引导邻近骨组织长入，而其本身会通过体液溶解、细胞介入等方式被逐渐吸收或被代谢系统排出体外，新骨将逐步替换植入体。这样可克服其他材料的在体阿永远以异物存在的局限性，避免二次手术的痛苦，是一条理想的修复和替换途径…】。

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目前研究比较广泛的钙磷生物降解材料包括磷酸钙陶瓷材料（磷酸三钙和羟基磷灰石）和生物活性玻璃。

１．１．１磷酸三钙

磷酸三钙Ｃａａ（Ｐ０４）２有高温型的ａ相和低温型的１３相两种，其成份与骨基质中的无机成份相似，故具有良好的生物相容性，能被机体所接受。目前研究比较广泛的是Ｄ．ＴＣＰ，将其植入机体组织后不产生局部或全身性反应，无炎症或排斥反应，材料能与骨组织直接结合在一起，两者间不形成纤维组织。

自１９８７年第ｌ例骨填充用多孔生物陶瓷（ＩＢ－ＴＣＰ人工骨）临床应用以来，己临床若干例ｔ收到了良好的治疗效果，其中一例肩关节囊肿刮除后填充该人工骨的病例在十年后的回访显示：骨修复良好，材料完全降解，修复处的骨密度恢复到正常水平。目前，荷兰、美国、日本等国的学者，ｊ／ｌ：ＩＧｒｏｏｔ，Ｈｏｌｌａｎｄｅｒ，Ｇｅｒｈａｒｔ，Ｍｉｌｌｅｒ，Ｈｉｇａｓｈｉ，Ｙａｍａｍｕｒｏ，Ｈｏｌｌｉｎｇｅ及我国的李世普等对１３．ＴＣＰ生物可降解陶瓷作了相当深入的研究，并在药物缓释载体、骨缺损充填等领域作了成功的应用，成为生物陶瓷研究中最活跃的领域。Ｋｉｔｓｕｇｉ等ｔ１２Ｊ用电子微探针检测发现，１３－ＴＣＰ植入人体后可释放出钙、磷离子，在其表面形成Ｃａ．Ｐ层，这是一种化学性磷灰石，与骨基质中的生物性磷灰石不同。这种Ｃａ．Ｐ层能与钙化骨基质形成直接结合，两者的结合是一种化学性磷灰石与生物性磷灰石的合并。

１．１．２羟基磷灰石

羟基磷灰石分子式为Ｃａｌ０（Ｐ０４）６（ＯＨ）２（简称ＨＡ），Ｃａ／Ｐ＝１．６７，与人体骨骼的无机质成份和晶体结构相似，其晶体为六方晶系，密度较大，为３．１６９／ｃｍ３，微溶于水，呈弱碱性（ｐＨ７～９），易溶于酸而难溶于碱。羟基磷灰石具有无毒、无刺激性、无致敏性、无致突变性和致癌性，是一种生物相容性材料，可与骨发生化学作用，有很好的骨传导性。因此，近二十年来，研究接近或类似于自然骨成份的无机生物医学材料极其活跃，其中特别值得重视的是与骨组织生物相容性最好的ＨＡ活性材料的研究、临床应用。近年来，随着人们对纳米领域的认识与关注，医学界也相继开始了对纳米ＨＡ粒子（或称超细ＨＡ粉）的研究，ＨＡ纳米粒子与普通的ＨＡ相比具有不同的理化性能，如：溶解度较高、表面能较大、生物活性更好、具有抑癌作用等，可以作为药物载体用于疾病的治疗，是一种生物相容性良好的治疗材料，研究中发现ＨＡ纳米粒子本身就有一定的生物学效应Ｉｌ３１。

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１．１．３生物活性玻璃

生物活性玻璃是生物材料的重要组成部分，不同于惰性生物材料和可吸收性生物材料，生物活性玻璃是一种表面活性材料，具有良好的生物相容性、骨修复特性和可加工性，能与人体骨或软组织形成生理结创¨，１５１。作为可降解生物活性玻璃，主要是指含ＣａＯ和Ｐ２０５的磷酸盐玻璃，实际上在磷氧化合物中，如Ｐ２０３、Ｐ２０４、Ｐ２０５，也只有Ｐ２０５才能形成玻璃。Ｔｏｓｈｉｈｉｒｏ／１６］对ＣａＯ．Ｐ２０５二元玻璃进行研究，指出ＣａＯ与Ｐ２０５之比大于１．５时，此类二元玻璃是不能制备的，必须加入Ｔｉ０２，Ｎａ２０等添加剂才能制成玻璃。同时为了控制生物活性，现在借助于对玻璃的主要组成（Ｓｉ０２、ＣａＦ２、Ｋ２０、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ）的量的平衡来实现【１７。２…。这种生物玻璃己在全世界广泛研究，这种控制通过Ｆ‘和Ｋ＋来进行，在组成中加入一定量的Ｆ。和Ｋ＋能改善这种玻璃系统的生物活性，并调节其降解性。

１．２钙磷生物活性玻璃

常见的生物玻璃和微晶玻璃能与骨组织形成生理结合，这种结合力往往大于生物玻璃或骨组织的内部结合力，测试组织与生物玻璃的结合强度时，断裂往往发生在骨组织或生物玻璃内部，而不是二者的结合界面上，一些生物玻璃甚至能与软组织结合１２１１。生物活性玻璃或微晶玻璃在植入后表面溶解，表面溶解出的Ｓｉ或碱金属离子能为羟基磷灰石（ＨＡ）的形成提供合适的成核位置，而溶解产生的Ｃａ、Ｐ离子则沉积在表面生成富Ｃａ、Ｐ无定形层并最终转化为能与组织紧密结合的结晶ＨＡ层界面，其化学组成和结构上均与骨组织中的矿化相相近。一般说来，生物惰性材料植入体内后，成纤维细胞在其表面增殖，最终会形成纤维组织包囊１２２Ｊ；而生物活性玻璃或微晶玻璃植入体内后，成骨细胞较成纤维细胞更易在ＨＡ层表面增殖，从而和新骨直接结合而不会在界面处产生纤维组织包囊。

生物玻璃的玻璃网络中非桥氧所连接的碱金属和碱土金属离子在水相介质存在时，易溶解释放一价或二价金属离子，使生物玻璃表面具有溶解性，即为玻璃具有生物活性的基本原因，所以非桥氧所占比例越大，玻璃的生物活性越高。而随着碱金属和碱土金属氧化物含量增加，玻璃网络结构便逐渐由三维变为 …… 此处隐藏：2697字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……