磷酸钙骨水泥(CPC)的组成成分与人体骨质的矿物成分有许多相同之处,并且CPC具有良好的骨传导性、生物相容性和生物活性等优点,对其研究和开发成为当今生物材料研究领域中的一个热点。磷酸钙骨水泥所具有的可注射性和任意塑性成型的特点,使其在创伤性骨修复外科手术中拥有广泛的应用前景。其中,磷酸三钙(Ca3(PO4)2、TCP)由于在常温下即可水化形成羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2、HA),已成为磷酸钙骨水泥制备中最常用的原料之一。但目前以TCP为主要粉剂原料所制备的各种磷酸钙骨水泥主要应用于非承重骨的修复,为了进一步改善骨水泥的生物活性和力学性能,还需要对该类骨水泥进行改性研究,促进其在临床上的进一步应用。本论文利用高温烧结方法合成出了以Si-α-TCP为主要成分的新型骨水泥粉料,并与纯水、模拟体液、植酸钠溶液等多种固化液进行固化制备出了新型掺硅磷酸钙(Si-CPC)骨水泥。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜与成分分析(SEM)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)、物理机械性能分析等表征手段,对硅钙磷骨水泥的力学性能、微观组织结构、孔隙率、生物活性等性能进行了分析,并对其制备工艺和性能进行了系统研究。利用湿混球磨的方法将二水磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O、DCPD)与碳酸钙(CaCO3、CC)及硅酸钙(CaSiO3、CS)按一定原子比进行混合,加热至1250℃后烧结150min后急冷,制备出了以Si-α-TCP为主要成分的骨水泥粉料。研究结果表明,DCPD与CC、CS粉末按照Ca/P=1.5的原子比混合后的骨水泥粉料,经1250℃烧结150min后,生成的Si-α-TCP中没有HA相,Si元素的添加提高了原料中α-TCP的纯度,但却降低了 α-TCP的生成温度约40℃,致使α-TCP空冷时的失稳性增加,发生少量α-TCP向β-TCP转变的现象。模拟体液(SBF)作为固化液比纯水固化Si-α-TCP骨水泥粉料有明显优势。模拟体液补充了生成HA所需的Ca元素并且提高了α-TCP向HA的转化率,另外在Si掺入含量为3.3 at%时,良好的晶须增韧效果使得硅钙磷骨水泥的抗压强度达到了 35.83 MPa,该值约为纯水固化Si-α-TCP骨水泥的抗压强度的2倍。磷酸四钙(TTCP)与Si-α-TCP混合作为粉剂原料时,TTCP阻碍了 α-TCP向HA转化,致使骨水泥的抗压强度较低,但随着TTCP的引入含量的增加,该阻碍作用会逐渐减弱。模拟体液固化的骨水泥在浸泡过程中,其抗压强度维持在较高水平的同时,HA的生成反应大于降解反应,最终骨水泥完全由与人体骨组织成分相近的HA构成,表现出良好的生物活性。植酸根的螯合作用能够使Si-α-TCP骨水泥的综合性能得到明显改善。以植酸或掺入植酸的固化液固化Si-α-TCP骨水泥时,因植酸酸性过强导致骨水泥的力学性能欠佳。但利用4wt.%植酸钠溶液固化Si-α-TCP骨水泥中,植酸根的螯合作用促使骨水泥的微观形貌发生了有益转变,提高了硅钙磷骨水泥的抗压强度,超过了修补松质骨所需的力学性能要求。在生物活性浸泡试验中,利用4wt.%植酸钠溶液固化的Si-α-TCP骨水泥表现出良好的生物活性,并且其抗压强度在浸泡7天后达到38.98 MPa。磷酸氢二钠溶液固化的硅钙磷骨水泥其力学性能受溶液浓度影响较小,所制备的骨水泥的抗压强度均在20MPa以上,但随着随固化液浓度的升高,由于固化液中缺乏Ca2+离子,最终产物中的Ca2+离子得不到有效补充,生成了非典型的缺钙羟基磷灰石(Ca9H(PO4)6OH,CDHA)。磷酸氢二钠溶液与SBF溶液混合后,可以进一步改善磷酸氢二钠溶液的固化能力。磷酸氢二钠固化的硅钙磷骨水泥在模拟体液中的降解速度较快,但在浸泡过程中抗压强度可维持在较高水平,并且浸泡溶液pH先升高后降低并稳定于弱碱性,可以很好的与人体液环境兼容。综上所述,本实验所制备的模拟体液固化骨水泥及植酸钠螯合型骨水泥的力学性能和生物活性相对较佳,在利用磷酸氢二钠溶液这一常规固化液对以Si-α-TCP为主要成分的骨水泥粉料进行广泛适用性的验证结果良好。因此,硅钙磷骨水泥具有很好的临床应用前景。