摘要理想的骨组织工程支架旨在模拟健康骨组织的结构和生物学功能,包括化学成分和分级结构以及特性。开发兼具优异生物活性和良好力学性能的骨修复材料一直以来都是骨科临床的研究热点之一。硅磷酸钙生物陶瓷材料由于其良好的成骨活性,近年来作为人工骨材料受到了广泛关注。本课题以具有良好生物相容性的锌掺杂硅磷酸钙(Ca5(PO4)2SiO4,CPS)骨修复材料(Zn-CPS)作为研究对象,研究硅磷酸钙粉体特性以及偏硅酸锌(ZnSiO3)掺杂对Zn-CPS生物陶瓷组织结构和性能的影响,并讨论其相关机理。主要研究结果如下:<br> (1)硅磷酸钙粉体特性对Zn-CPS生物活性陶瓷性能的影响<br> 分别采用溶胶-凝胶和超声辅助沉淀法制备得到不同特性的CPS粉体,研究了不同粉体特性对Zn-CPS生物活性陶瓷性能的影响。研究结果表明溶胶凝胶方法制备的CPS粉体,煅烧温度较低的粉体具有较小的颗粒尺寸。CPS粉体粒径的细化不仅能有效提高Zn-CPS的抗弯强度,还能使Zn-CPS具有更好的磷灰石沉积能力。1200℃煅烧的溶胶凝胶法制备CPS粉体具有良好的烧结性能和生物活性,由其制备的Zn-CPS陶瓷抗弯强度可达97.9MPa,且在PBS中具有良好的磷灰石诱导能力,是一种具有良好潜在应用前景的骨再生材料。<br> (2)ZnSiO3掺杂对硅磷酸钙生物活性陶瓷性能的影响<br> 采用溶胶-凝胶方法制备的CPS粉体,以ZnSiO3粉体为添加剂,制备了不同含量的ZnSi-CPS生物陶瓷。研究结果表明偏硅酸锌掺杂可显著促进CPS陶瓷的烧结。ZnSi-CPS陶瓷是由CPS相和在晶界处的锌黄长石相组成,且陶瓷的断面形貌均呈典型的穿晶断裂形貌。其中3-ZnSi-CPS陶瓷的抗弯强度最高可达101MPa,是纯硅磷酸钙陶瓷抗弯强度的2.3倍。但是ZnSi-CPS陶瓷在PBS中浸泡28天后,其表面形貌无明显变化,pH值稳定在7.4~7.6之间,表明ZnSiO3的加入抑制了ZnSi-CPS陶瓷在PBS中的体外降解。
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