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羟基磷灰石(Calo(P04)6(OH)2,HAP)生物陶瓷是一种性能优异的人体硬组织修复材料,具有优良的生物活性,已被广泛应用于骨骼的替代和修复。但由于其力学性能较差,限制了它的进一步应用。镁及镁合金由于密度低,比强度、比刚度高等优异的综合性能己被较为广泛地应用在航空航天、电子通信等领域。但将纯镁与羟基磷灰石复合,将两者的优点相结合制备成复合材料应用在生物领域,国内外文献尚未见报道。本文首次制备了以纯镁为基体,加入羟基磷灰石以增强其生物活性的新型复合生物材料。
本课题以Ca(H2P04)·H2O和Ca(OH)2为原料,采用化学沉淀法制备了粒径在100纳米以下,平均粒径在60--70纳米,晶粒多为球状的纳米级HAP粉体,并在HAP为胶态和烘干态时分别进行球磨细化处理。通过对该材料进行SEM、TEM、XRD分析,结果表明:所制粉体为纯净的纳米羟基磷灰石,二次球磨对羟基磷灰石有细化作用。
在成功制备纳米羟基磷灰石的基础上,通过超细球磨法对纳米羟基磷灰石与纯镁混合粉体进行均匀细化处理:采用常规烧结法制备了Mg/HA复合生物材料,测试了材料的力学性能;通过模拟体液浸泡实验考察了复合生物材料的生物活性,着重研究了球磨工艺、烧结工艺、原料的成分配比对复合材料力学性能的影响。通过XRD、SEM、光学显微镜等测试手段揭示了复合材料的相组成及微观结构。并以此实验结果为依据,初步探索出一套制备承重骨用镁基复合生物材料的工艺。
研究表明:延长球磨时间可以显著提高复合材料的力学性能,高温短时间烧结与低温长时间烧结相比,前者更有利于提高复合材料的力学性能。制备出的Mg/HA复合生物材料,最高抗压强度为256.3MPa,抗弯强度为136.5MPa,较之纯HAP生物陶瓷有较大程度的提高,基本上可以满足人体承重骨的要求,并且具有较好的生物活性。证实Mg/HA复合材料是一种很有应用前景的复合型生物材料。