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本论文针对颈椎前路融合技术治疗过程中钛网支撑成骨和自身髂骨两种方式的缺陷,参考自然骨的组分特点,设计了高羟基磷灰石含量的n-HA/PA66复合材料人工髂骨。通过水热法制备出n-HA棒状颗粒,经溶液共沉淀法-模压成型制备出n-HA/PA66复合材料,并对其进行了成分表征、力学性能实验、生物模拟体液培养、组织学形貌观察和定量分析。
在10MPa压力下电加热成型制备出n-HA含量分别高达40wt％、50wt％、60wt％的n-HA/PA66复合材料。XRD结果表明n-HA的加入对PA66的结晶度影响很小,IR结果表明n-HA与PA66之间存在氢键,TEM显示n-HA/PA66复合材料中n-HA分散比较均匀,无明显团聚。
经抗弯试验后发现,对同一n-HA含量的试样存在一最佳热压温度,在此温度热压成型,其弯曲强度最高。在此三种高HA含量的n-HA/PA66复合材料中,60wt％n-HA含量的n-HA/PA66复合材料试样各方面力学性能明显高于其它成分试样。根据非标件其弯曲强度达到80.8MPa、根据ASTM D0256-05、ASTM D0638-03、ASTM D0695-02A标准,冲击韧性、拉伸强度和压缩强度分别达到11.8KJ、71.1MPa、95.3MPa,与人皮质骨相符。
采用模拟体液(SBF)对60wt％n-HA含量的复合材料块进行了3d、14d、21d、28d浸泡,SEM照片结果显示在第3d时在复合块体表面就有类磷灰石的颗粒析出,14d时已经具有相当厚度的连续析出层,随着浸泡天数的增加,厚度越来越明显。类磷灰石的析出对于在体内与_凰的融合有极大的优势。在羊颈椎处的实验也表明,仿生颈椎块是一种没有毒害、力学性能优异、且具有一定生物活性的材料。
对60wt％n-HA含量的复合材料山羊体内植入三个月组、六个月组分别进行压缩强度、弹性模量测试,与未植入前相比存在一定程度的下降,但随着时间的延长下降有所缓慢。对60wt％n-HA含量的n-HA/PA66仿生髂骨、正常颈椎骨、人体髂骨的力学进行了检测比较,结果表明,仿生骨块在载荷-应变变化、载荷-位移变化、应力强度、轴向刚度等方面都优于髂骨植骨,仅次于正常颈椎骨,可以用于颈椎替代材料。