Sr-(2+)、Ag-+金屬離子改性β-TCP仿骨陶瓷材料研究.x課件

Sr~(2+)、Ag~+金屬離子改性β-TCP仿骨陶瓷材料研究生物陶瓷β-磷酸三鈣是一種理想的修復(fù)骨組織缺損的材料,具有優(yōu)異的生物相容性、可降解性,植入人體后與人骨結(jié)合性能好,無毒副作用產(chǎn)生。但是,機(jī)械性能較差、脆性高、在生理環(huán)境中易產(chǎn)生疲勞破壞。研究表明,金屬離子如鎂、鍶、錳、鐵、鋅和銀離子等可以摻雜進(jìn)入磷酸鈣材料,以增強(qiáng)材料的機(jī)械特性和生物學(xué)特性。載銀抗菌材料對人體無毒害作用,穩(wěn)定且安全。鍶是天然骨中的關(guān)鍵組分,可以促進(jìn)骨骼發(fā)育、加速類骨質(zhì)形成,并且取代磷酸三鈣晶格中的鈣,進(jìn)而提供額外機(jī)械強(qiáng)度。本研究運(yùn)用仿生學(xué)原理模仿自然骨的結(jié)構(gòu)及組分,通過溶膠-凝膠自燃燒法制備Sr²⁺、Ag⁺改性的β-磷酸三鈣粉末,按照（Ca+Sr/Ag）/P=1.50的摩爾比例進(jìn)行反應(yīng),合成1%、7%、13%Sr²⁺改性β-磷酸三鈣粉體及1%Sr²⁺,0.05%、0.8%、3%Ag⁺改性β-磷酸三鈣粉體。以炭粉為致孔劑,聚乙烯醇為粘結(jié)劑,通過模壓成型及燒結(jié)技術(shù)制備β-磷酸三鈣陶瓷材料。研究Sr²⁺、Ag⁺改性的β-磷酸三鈣仿骨陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、抗菌性能、降解性能、摩擦磨損性能等,以開發(fā)力學(xué)性能良好、抗菌性強(qiáng)的適用于骨骼移植替代的新型可降解β-磷酸三鈣仿骨陶瓷材料。研究表明,Sr²⁺、Ag⁺可以取代β-磷酸三鈣的Ca2+,從而進(jìn)入β-磷酸三鈣晶格,金屬離子改性β-磷酸三鈣粉體結(jié)晶程度良好且純凈,粒徑較小且分布均勻,均在50μm以下。炭粉及PVA溶液在燒結(jié)的過程中熱分解徹底,在β-磷酸三鈣陶瓷內(nèi)未發(fā)生明顯殘留。當(dāng)炭粉添加量為20wt%,PVA濃度為6wt%時(shí),制得的β-磷酸三鈣多孔陶瓷材料孔徑狀態(tài)及機(jī)械性能最佳,抗壓強(qiáng)度為18.91MPa,氣孔率為69.64%,孔徑尺寸約為200³00μm,吸水率大于60%。Sr²⁺引入使得β-磷酸三鈣陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng),純β-磷酸三鈣陶瓷材料不具備抗菌性能,由于Ag⁺的引入,使β-磷酸三鈣材料具備抗菌特性。Sr²⁺、Ag⁺改性β-磷酸三鈣陶瓷在體外降解試驗(yàn)的過程中,會產(chǎn)生自身的降解以及表面類骨磷灰石層的形成,磷灰石層沉積速度大于降解速度,且多孔陶瓷材料孔隙率越高,越有利于磷灰石形成。Sr²⁺的引入促進(jìn)β-磷酸三鈣陶瓷表面羥基磷灰石的沉積,提高β-磷酸三鈣材料的生物相容性及骨傳導(dǎo)性,有助于提高材料的機(jī)械性能。由于Sr²⁺引入β-磷酸三鈣導(dǎo)致材料晶格畸變,表面粗糙度增大,使得Sr²⁺改性β-磷酸三鈣陶瓷與超高分子聚乙烯板之間摩擦系數(shù)增大,摩擦條件相同情況下,隨著Sr²⁺引入量的增加,摩擦系數(shù)變大。Sr²⁺、Ag⁺改性的β-磷酸三鈣陶瓷材料在干摩擦環(huán)境下摩擦系數(shù)最大,在SBF溶液和生理鹽水環(huán)