【摘 要】
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骨组织工程学中植入人工骨是治疗骨缺损,骨修复及组织重建的有效手段,人工骨支架材料的制备得到人们广泛的关注,因此开发生物相容性较好、力学性能更好的新型生物陶瓷支架是
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骨组织工程学中植入人工骨是治疗骨缺损,骨修复及组织重建的有效手段,人工骨支架材料的制备得到人们广泛的关注,因此开发生物相容性较好、力学性能更好的新型生物陶瓷支架是目前亟待解决的问题。本文提出一种新的制备多孔羟基磷灰石(HA)支架的方法—冷冻干燥法。该方法以生物活性较好的HA为原料,羧甲基纤维素(CMC)为粘接剂,通过低温冷冻,低压干燥,排胶、烧结等工艺制备出层状HA多孔支架。研究了工艺参数对支架孔结构的影响规律,测定了不同孔结构HA支架的抗压强度,根据骨组织工程学对植入材料的基本要求,进行了体外细胞模拟试验。结果表明:通过控制冷冻温度和浆料浓度实现层间距在50～400μm、孔隙率在45～85%之间可控。当冷冻温度为-10℃、-30℃、-196℃时,所制备支架的层间距分别为350～400μm、200～250μm、50～100μm;当浆料浓度为30%时,可获得孔隙率为60～65%的多孔HA支架,以满足植入体的需要;通过添加NaCl晶体可以制备具有不规则层状结构的多孔HA支架。烧结温度控制在1250℃、保温2～6h,保证材料物相组成不发生变化,羟基数量相对稳定,钙磷比接近1.67。抗压缩性能试验表明:当层间距为200～250μm、孔隙率为65%时,HA支架的抗压强度可达7.9MPa,表明其具有较好的力学性能。此外,多孔HA支架的抗压强度σ与孔隙率p之间的关系符合lnσ=lnσ_f-cp关系的方程。体外模拟试验结果表明:层状孔结构HA支架有利于细胞的生长,细胞在支架上铺展形态良好,结构清晰;多孔支架对细胞的吸收率明显高于密实态的HA支架,孔隙率对细胞的附着过程影响较大,随着孔隙率的减小,多孔HA支架的细胞吸收率逐渐降低,当层间距为200～250μm、孔隙率为65%时,细胞吸收率约为0.26Arbit.unit。
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