骨缺损和骨损伤是一种常见病,严重影响着患者的健康,为了提高患者的生活质量,研制类似自然骨结构的人工骨修复材料用于骨缺损修复在医学界和生物材料界具有重要意义。 多孔 HA/β-TCP 双相陶瓷材料具有良好的生物性能。材料的孔结构对钙磷生物陶瓷的生物学性能具有重要的影响。研究表明,活体组织长入陶瓷孔以及新骨在陶瓷内的生成很大程度上取决于植入陶瓷样品的孔隙率、孔径大小、孔分布、孔的相互连通性以及孔的形状分布等。孔连通性和孔壁内的微孔结构对材料的骨传导性和骨诱导性具有很大影响。因此,如何制备具有良好孔连通性和微孔结构成为目前钙磷生物陶瓷研究的热点。 在多孔陶瓷的制备中,由于成型工艺不同,极大影响着陶瓷的物理性能和微观结构,进而造成其在体内的生物化学转变的差异。因此,本文针对目前制备多孔双相钙磷生物陶瓷的致孔剂法、浸渍法和发泡法等存在的孔结构调控困难,孔连通性不好,孔壁难以形成丰富微孔等问题,努力寻求一种更好的多孔HA/β-TCP 双相陶瓷的制备工艺,使其综合普通发泡法和泡沫浸渍法的优点,制备出空隙率和强度都较高,具有良好的孔连通性和孔壁上有丰富微孔、结构类似自然骨松质结构的方法。利用聚氨酯发泡工艺,陶瓷粉末以水浆料的形式参与聚氨酯发泡反应,得到陶瓷泡沫体,再经烧结得到具有良好的孔连通性和孔壁上有丰富微孔结构的多孔 HA/β-TCP 生物陶瓷。 本文研究了制备多孔 HA/β-TCP 生物陶瓷的原料、工艺条件对多孔陶瓷性 - i -<WP=7>能的影响。得出的较佳工艺是:双相钙磷陶瓷粉末由湿法制备,得纳米极粉末的陶瓷浆料;固含量为 50%的陶瓷浆料加丙酮混合成固含量为 35%的陶瓷浆料;聚氨酯用量/陶瓷浆料用量为 0.3(重量比),反应搅拌时间为 90 秒,坯体经 2天室温陈化,再缓慢升至 80℃保温 24 小时以上使坯体完全烘干,再烧结后得到平均气孔率为 67.5%,孔径在 100～800μm 之间,孔壁有丰富微孔,并具有良好的孔贯通性的多孔生物陶瓷,从而有利于提高生物陶瓷的生物性能。 烧结对多孔 HA/β-TCP 双相陶瓷的孔结构、力学性能和生物学性能有很大的影响,因此利用常规马弗炉烧结,研究了烧结升降温制度、烧结温度和烧结时间对聚氨酯发泡法制备的多孔陶瓷性能的影响,发现烧结温度越高,强度越高,孔隙率变小;烧结温度在 1150℃时得到纯相 HA/β-TCP,1200℃时β-TCP相完全转变成α-TCP 相。本方法烧结工艺特点是:700℃以前升温速度要尽量小,不能超过 90℃/小时,才能保证多孔陶瓷的力学性能。 研究了聚氨酯发泡法制备的多孔 HA/β-TCP 生物陶瓷的溶解性能,发现此法制备的多孔双相钙磷陶瓷具有良好的溶解性能;得出的溶解动力学方程是:-ln(1-χ)= 0.54t0.85,说明具有较高的起始溶解速率。 利用微动态模拟体液中类骨磷灰石(CHA)的形成评价聚氨酯发泡法制备的多孔 HA/β-TCP 生物陶瓷的生物性能。结果发现除了外表面有丰富的类骨磷灰石的形成外,在离外表面 4mm 的内表面也有 CHA 形成,说明由于孔连通性好和微孔丰富,聚氨酯发泡法制备的多孔陶瓷表现出更好的类骨磷灰石形成能力。