磷酸钙骨水泥明胶-壳聚糖多孔复合支架的研究

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1、中文摘要以明胶．壳聚糖(Gel．CS)多孔嘲络结构增强磷酸钙骨水泥(CPC)多孔支架，仿生构建多级孔结构．形成具有“支架中的支架”型结构的三维复合材料．CPC／Oel．CS多孔复合支架是制备骨组织工程材料的一种有益探索。首先考察了Ⅱ．磷酸钙(Ⅱ．TCP)体系CPC的固化机理与烧结特性。结果表明该CPC在100％湿度、3TC环境中固化3天即水化完全，x．射线衍射谱图(Ⅺ①)和扫描电镜(SEM)分析证实，水化产物为结晶不完善的缺钙羟基磷灰石(CDHA)。选定不同温度对其烧结特性进行考察，XRD、差示扫描量热(DSC)分析表明低温煅烧相(700℃以下)主要由CDHA和B。焦磷酸钙(1j-Ca2P

2、207)组成；而高温烧结相(700℃以上)由日．磷酸三钙(p-TCP)或p—TCP／HA组成。500。C煅烧和1050℃烧结相具有较好的抗压缩性能和较稳定的相态。CS致孔剂的填充对CPC水化进程的影响较小，对其烧结性能基本也不产生影响．在500℃以下即可被烧除，是一类优良的致孔剂。以cs微球(300～450,ttm)作为致孔剂，采用烧结成孔法制备了大孔CPC支架。对比研究了低温煅烧(500℃)和高温烧结(1050"C)大孔支架的性能。SEM观察表明，CS微球重量分数在30％以上时，形成的孔开始部分相连或只有一薄壁相隔，高温烧结支架孔的连通性更好．支架的孔隙率均在80％以上。采用cs小微球(

3、76～108Ijtm)和cs短纤维(直径450pro左右、长度5～8mm)以提高CPC支架的孔连通性，结果证实短纤维的效果较为优良。压缩性能测试结果显示短纤维和CS大微球的配比适宜时，支架的力学强度有明显改善。采用减压法将不同浓度Gel-CS溶液灌入CPC多孔支架中，通过冷冻干燥相分离技术制各出CPC／Crel．CS复合多孔支架，构建具备多级孔结构的三维支架，同时实现对脆性CPC多孔材料的增强。通过改变预冻温度调控Gel．CS增强海绵体的孔结构。SEM观察、力学性能和孔隙率测试结果表明，复合支架内形成了多级孔(1～101．tm、80-150岫和300---5001．tin)相互嵌套的微结构

4、，经复合多孔支架的压缩强度和压缩模量均提高了6～10倍，而孔隙率有所下降，但均保持在65％以上。在模拟体液(SBF)中浸泡5天后CPC／Gel—CS支架的Gel．CS膜表面沉积了大量磷酸钙盐颗粒。关键词：磷酸钙骨水泥．大孔结构，明胶．壳聚糖网络，增强，复合支架ABSTRACTInthiswork，Hovelthree-dimensionalmacroporouscalciumphosphatecement(cpc)scaffoldsemheddedwithporousgelatin-chitosan(Gel·CS)networkspongesweresynthesizetoproducec

5、ompositescaffoldswitllrelativelyhighmechanicalstrengthforbonetissueengineering．Formedcompositescaffoldshadmultilevelporousarchitectureandpanicular“ScaffoldinScaffold”structure．Thesettingmechanismandcalcinations／sinteringcharacteristicsofⅡ-tricalciumphosphate(Ⅸ-TCP)CPCwereinvestigated．11”CPCscomple

6、telyhardenedafter3daysat100％humidityand37℃．XRDandSEManalysisrevealedthattheend-productofCPCwascalciumdeficienthydroxyapafite(CDHA)withlowcrystallinity．Byheatingatdifferenttemperatureinair,thehardenedCPCswereremainedorig西alcDHAphase(below700℃)orconvenedinto9-tricalciumphosphate(p·TCP)or9-TCP，HA(abo

7、ve700℃)．Theceramicscalcinatedat500℃andsinteredat1050"Chadrelativelystablephasesandhighcompressives订engthAsagoodporogen，chitosanmicrosphereshadlessinfluenceonsettingandheatingprocesses．whichbumedouteasilybelow500℃