耐辐射抗溃散型磷酸钙骨水泥的制备与性能研究

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磷酸钙骨水泥(CPC)由于其具有可注射性、可塑型性、原位自固化、良好的生物相容性和骨传导性等特性在骨修复材料领域具有重要的应用价值。但是CPC由于抗溃散性较差限制了其良好的应用前景,针对CPC抗溃散性能差的缺点,可以通过引入一些天然高分子材料改善,但是磷酸钙骨水泥产品通常采用γ射线辐射方式灭菌,因此很容易使一些常用的高分子抗溃散剂发生降解反应,使其抗溃散性显著性降低。本研究分别通过添加槐豆胶(LBG)、沙蒿籽胶(ASKG)以及无菌聚丙烯酸钠溶液对CPC经辐射灭菌后仍能保持良好的抗溃散性进行研究。对辐射前后的LBG和ASKG的化学组成、晶体结构、表面形貌和分子量以及辐射聚合生成的无菌聚丙烯酸钠溶液的化学组成、聚合度和粘均分子量进行了系统的研究。在此基础上,系统研究了改性后的CPC的组成、结构、理化性能和生物学性能,并探讨了改性CPC的耐辐射抗溃散机理。为了探讨辐射对LBG改性CPC性能的影响,将经过γ射线辐射前后不同含量的LBG粉体添加到CPC固相粉体中均匀混合。γ射线辐射对LBG的分子结构、表面形貌和晶体结构并没造成明显影响,而LBG的流变性和分子量略微下降。研究表明,辐射前后LBG粉体的加入都能显著提高CPC的抗溃散性,且CPC溃散量随LBG含量的提高而不断下降。加入辐射后的LBG粉体能够显著提升CPC膏体的可注射性,对CPC的凝结时间、孔隙率、物相和显微结构形貌没有造成明显影响,但抗压强度有所下降。辐射后LBG的加入增强了CPC的表面电负性,促进了改性CPC对LSZ蛋白的吸附能力,而抑制了对BSA蛋白的吸附能力。辐射后LBG的加入不影响改性CPC的生物学性能,且低含量(0.5 wt%)的LBG能促进细胞增殖和细胞后期的成骨分化。为了探讨辐射对ASKG改性CPC性能的影响,将经过γ射线辐射前后不同含量的ASKG粉体添加到CPC固相粉体中均匀混合。γ射线辐射对ASKG的分子结构、表面形貌和晶体结构并没造成明显影响,而ASKG的流变性和分子量略微下降。研究表明,辐射前后ASKG粉体的加入都能显著提高CPC的抗溃散性,且CPC溃散量随ASKG含量的提高而不断下降。加入辐射后的ASKG能够显著提升CPC膏体的可注射性,且对CPC的凝结时间、孔隙率、物相和显微结构形貌没有造成明显影响,但抗压强度有所下降。辐射后ASKG的加入不影响改性CPC的生物学性能,且低含量(0.5 wt%)的ASKG能促进细胞增殖和细胞后期的成骨分化。利用γ射线辐射对丙烯酸钠溶液产生的聚合作用制备出一种无菌聚丙烯酸钠溶液可用于起抗溃散作用的磷酸钙骨水泥固化液。其中,为了通过γ射线辐射实现丙烯酸钠溶液的聚合化,将不同浓度的单体丙烯酸溶液和氢氧化钠溶液按照100%的中和度混合。辐射聚合制备的无菌聚丙烯酸钠溶液的粘均分子量和粘度随着丙烯酸单体浓度的增大而提高,并且辐射引发聚合的方法转化率高,单体残留量少。使用无菌聚丙烯酸钠溶液作为CPC固化液能显著提高CPC的抗溃散性,且随着丙烯酸单体浓度的提高CPC的溃散量下降,CPC膏体的粘度也增大。使用无菌聚丙烯酸钠溶液作为CPC固化液能显著提升CPC膏体的可注射性,且对CPC的凝结时间、孔隙率、物相和显微结构形貌没有造成明显影响,但抗压强度明显下降。使用无菌聚丙烯酸钠溶液作为CPC的固化液不影响m BMSCs在CPC上的粘附和增殖,且单体丙烯酸溶液浓度为80%聚合得到的无菌聚丙烯酸钠溶液能显著促进细胞后期的成骨分化。
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