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聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(简称丙烯酸骨水泥，又称PMMA骨水泥)是目前外科修复手术中临床使用最为广泛的骨水泥材料。一般来说，制备丙烯酸骨水泥是用聚甲基丙烯酸甲酯玻璃粉添加到甲醛丙烯酸甲酯单体中，其中玻璃粉质量(单位为克)：单体的体积(单位为毫升)为2:1.然而，传统的丙烯酸骨水泥存在很多力学和生物学上的缺陷和不足。为了解决这些缺陷，本项目研究了几种生物活性添加剂如氧化镁(MgO)，羟基磷灰石(hydroxyapatite，HAp)，丁几聚糖(Chitosan)，甲壳素(Chitin)，硫酸钡(BaSO4)及二氧化硅(SiO2)对丙烯酸骨水泥的影响。另外，甲基丙烯酸环氧丙酯(Glycidyl methacrylate，以下简称GMA)作为一种功能性单体也被用于添加到MMA单体中以期达到增强丙烯酸骨水泥机械性能的作用，并对比了各种生物活性添加剂及功能性单体对丙烯酸骨水泥力学和生物学性能的影响。该研究的主要内容是: (1)含GMA功能性单体的各种改性丙烯酸骨水泥中，各种添加剂的复合对丙烯酸骨水泥的影响。 (2)不含GMA功能性单体的话，各种添加剂的复合对丙烯酸骨水泥的影响。 (3)添加GMA与否对丙烯酸骨水泥力学和生物学上的作用。 本文通过3点弯曲实验得到丙烯酸骨水泥及各种复合丙烯酸骨水泥的弹性性能及断裂性能，同时还进行了各种样品的成骨细胞附着实验。结果表明，GMA作为功能性助剂能显著提高丙烯酸骨水泥材料的抗弯强度及断裂韧性。然而，不含GMA的SiO2改性丙烯酸骨水泥的抗弯强度和断裂韧性大于其他几种改性丙烯酸骨水泥材料。表面细胞附着实验表明MgO作为添加剂有提高丙烯酸骨水泥生物相容性的作用，不管含GMA与否，其表面细胞附着数远大于其他几种材料。 另一方面，对于肿瘤及其切除手术引起的移植固定及骨缺陷填充手术来说，骨及人工植入体的界面力学也是一个决定性的问题。目前对此的研究都是基于假设微米或纳米尺寸的添加剂复合引起的骨及植入体界面粗糙度的不同可以显著影响骨及移植体系统的质量。本研究以MgO添加剂为例，讨论MgO添加与否及微米级或纳米级添加颗粒对丙烯酸骨水泥性能的影响。研究主要是确定MgO添加剂颗粒尺寸对丙烯酸骨水泥及骨界面结合力的影响。具体的研究内容是： (1)量化不添加MgO及添加微米级和纳米级MgO颗粒后丙烯酸骨水泥材料的弹性性能(包括杨氏模量及泊松比)。 (2)确定MgO添加剂对丙烯酸骨水泥与骨的界面结合强度的影响。 (3)量化各种丙烯酸骨水泥的表面粗糙度及与骨结合的界面断裂韧性。 (4)分析MgO添加颗粒的尺寸对丙烯酸骨水泥疲劳性能的影响。 (5)确定MgO添加颗粒的尺寸对丙烯酸骨水泥表面细胞附着的影响。 结果表明，丙烯酸骨水泥与骨的平均界面结合力明显小于含微米MgO及纳米MgO颗粒的丙烯酸骨水泥与骨的平均界面结合力，而且纳米MgO颗粒的丙烯酸骨水泥界面断裂韧性是三者中最大的。此外，纳米MgO颗粒改性的丙烯酸骨水泥表面的细胞附着数也远大于微米MgO颗粒改性的丙烯酸骨水泥材料。