磷酸钙骨水泥(CPC)是一种可自固化的生物活性硬组织修复材料,近20年来,受到了国内外学者的广泛关注。磷酸钙骨水泥可根据骨缺损区域任意塑型,并能在人体生理环境下自行固化,材料具有良好的生物相容性、骨传导性以及可降解性,是一种具有广阔发展前景的骨组织修复材料,已经广泛地用于临床。但现有用于临床的磷酸钙骨水泥固化体孔径小、孔隙率低,以及材料本身的组成结构所决定的材料性质,植入体在体内的降解速度较慢,从而阻碍了新骨的快速形成和长入修复体,这些不足限制了其在临床上更广泛的应用。 天然骨组织中的磷灰石不是化学计量的羟基磷灰石,而是钙磷比低于1.67的缺钙羟基磷灰石,而且钙磷比较低的磷灰石在中性溶液中的溶解度明显高于化学计量的羟基磷灰石。为了模拟人体硬组织的化学组成和结构,以及改善植入材料对宿主组织的生理反应,本文通过调整磷酸钙骨水泥原料组成的钙磷摩尔比例,制备出缺钙磷酸钙骨水泥(缺钙羟基磷灰石)。该材料可在生理环境中自行固化,随着钙磷比降低,凝结时间逐渐延长,压缩强度逐渐降低。材料在体外具有良好的降解性能,钙磷比越低,降解越快。 对于骨组织工程支架而言,材料的多孔性是十分重要的。多孔结构可以为种植细胞提供较大的粘附面,有利于细胞粘附,并允许血管组织向内生长；多孔结构也可增加材料的表面积,有利于材料和体液的充分接触,从而加快材料的降解；同时,多孔结构也为大量细胞种植、生长及分泌细胞外基质提供足够的空间,有助于营养成份的渗入和代谢产物的排出。因此,本研究通过粒子溶出法制备出孔径约150-500μm、孔隙率54-81％及不同形状的多孔缺钙磷酸钙骨水泥支架材料。其孔隙均匀分布且相互贯通,多孔体具有优良的体外降解性能,将可作为支架材料应用于骨组织工程。 通过细胞培养,利用兔骨髓基质细胞诱导分化而得到的成骨细胞,在体外初步研究了多孔缺钙磷酸钙骨水泥支架材料的生物相容性。结果表明：多孔缺钙磷酸钙骨水泥支架材料对成骨细胞的增殖能力、碱性磷酸酶合成能力、细胞周期、I型胶原的分泌能力没有不良影响,其浸提液在早期有促进细胞增殖的作用。支架材料表面具有良好的细胞粘附性能,细胞在培养8小时后完全粘附、伸展,可作为骨组织工程支架进行体内植入手术。将成骨细胞与多孔缺钙磷酸钙骨水泥支架材料复合构建组织工程化人工骨,对兔的下颌骨缺损进行植入修复。结果显示,缺钙磷酸钙骨水泥具有良好的骨传导性,多孔支架与成骨细胞复合构建组织工程化人工骨可以加快骨缺损的修复进程,有利于病损的早期愈合。 硅酸钙具有很好的生物活性和诱导沉积类骨羟基磷灰石层的能力,同时能够比较快速地降解,本文将具有高生物活性和降解性的无定型硅酸钙与磷酸钙骨水泥复合获得新型的复合骨水泥材料。该材料可自行固化,硅酸钙的引入对磷酸钙骨水泥的水化反应产物没有明显的影响,但对水化反应的进行有一定延缓作用,凝结时间最长为45分钟。浸泡在模拟体液中的复合骨水泥表面可迅速沉积磷灰石晶体,表明其具有良好的生物活性。硅酸钙的快速降解可提高复合骨水泥的降解性能。体外材料和细胞复合培养结果显示,复合骨水泥具有良好的细胞生物相容性,在前期,材料能够促进细胞的增殖。为了进一步研究复合骨水泥的体内生物学性能,将复合骨水泥植入兔的下颌骨缺损区域用于修复与重建骨缺损。 结果表明,复合骨水泥具有很好的骨引导性、新成骨率高、对骨缺损的修复效果好、材料在体内的快速降解为新骨生长提供足够的空间。硫酸钙用作骨缺损填充修复材料已经有百年多的历史,具有较好的生物相容性,材料植入体内后数月内,可完全被降解吸收。但是,硫酸钙降解过快且有轻微的组织反应。为了提高磷酸钙骨水泥在体内的生物降解的吸收性,本文将β-半水硫酸钙粉末与磷酸钙骨水泥复合,制备出新型的硫酸钙/磷酸钙复合骨水泥材料。该材料可自行固化,硫酸钙的引入对磷酸钙骨水泥的水化没有明显影响,但由于硫酸钙本身的结构以及复合后对羟基磷灰石晶体结合的影响,复合骨水泥材料机械强度有一定的下降；复合骨水泥在模拟体液中具有很好的降解性,并且表面能够形成磷灰石沉积,这表明该材料具有良好的生物活性。复合骨水泥在体外细胞培养中显示出较好的生物相容性,细胞可以在其表面贴附、生长。