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骨组织工程学中羟基磷灰石(HA)陶瓷支架是治疗骨缺损、组织重建等骨科疾病的重要材料;目前常用的支架一般为三维连通的网孔羟基磷灰石支架,该材料具有较好的生物相容性,但抗压强度低是急需解决的问题。针对网孔结构在受力时易产生应力集中的现象,需要改善支架的孔形貌。而球形孔结构有利于细胞生长,同时在承载时可以有效的分散应力,减少应力集中,提高支架的生物相容性和力学相容性。本文以羟基磷灰石为原料,采用高分子微球粘接固定形成模板,经注浆成型,烧结等工艺,制备了三维连通球形孔结构的HA支架;论文研究了工艺参数对支架孔结构、物相组成、抗压性能和生物性能的影响。结果表明: 研制了不同尺寸的高分子模板,通过注浆成型和烧结等工艺制备出孔径在100~800μm、孔隙率在40%~90%之间可控,三维连通的球形内孔结构HA支架。支架的孔径和孔隙率的变化由模板中高分子微球的粒径和NaCl晶体的添加量决定;孔间的连通状况通过改变高分子模板中粘接剂浓度实现控制;同时选择合适的NaCl晶体的粒径可以改变模板的结构,从而调整支架的连通性;注浆过程中,浆料中增粘剂含量应控制在1%,以保证浆料在模板中有较好的流变性;烧结温度应控制在1250℃、保温时间6h,以保证材料具有良好的热稳定性和机械性能。 压缩性能试验表明:球形孔结构较网状孔结构的HA支架具有较好的抗压性能,在相同孔隙率时,其压缩强度高于网状孔试样;当孔径为200μm、孔隙率为60%时球形孔结构HA支架的压缩强度可达8.2MPa左右。此外,球形孔结构HA支架的压缩强度σ与气孔率p之间的关系符合lnσ=lnσf-cp关系的方程,其中c为常数,σf为断裂强度。 体外模拟试验结果表明:这种内部相互贯通、呈球形孔结构特点的HA支架有利于细胞的生长,材料表面细胞结构清晰,铺展形态良好,说明该支架具有良好的生物相容性。