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为了适应磷酸钙骨水泥(CPC)不同临床应用的需要,改善CPC的固化速度和抗压强度以及调控其降解速度,本研究将CPC和磷酸镁骨水泥(MPC)复合在一起,开发出一种新型的自固化磷酸钙/磷酸镁复合生物活性骨水泥(CMPC)。该复合骨水泥克服了单组分材料的不足,综合了CPC和MPC的优点,具有固化速度快、早期强度高、降解性能好等特点。凝结时间最短为6分钟,固化24小时后,抗压强度可达9lMPa。固化产物主要为NH4MgPO4·6H2O和羟基磷灰石。模拟体液浸泡实验结果显示,磷酸钙/磷酸镁复合骨水泥可诱导沉积羟基磷灰石层,具有良好的生物活性,其体外降解速度明显快于磷酸钙骨水泥。
根据骨组织工程学的要求,以CMPC为基材,以氯化钠晶体为致孔剂,采用粒子溶出造孔法,制备了磷酸钙/磷酸镁复合(CMPC)多孔支架。所制备的CMPC多孔支架的孔隙率可达73%,抗压强度可达5.7MPa。大孔分布较均匀,孔径约为350~450gm,大孔的孔壁上还有许多51am左右的微孔,大孔和微孔基本上是贯通的。体外细胞培养结果表明,磷酸钙/磷酸镁复合多孔支架材料具有良好的细胞相容性,能够支持细胞在其表面粘附和生长。动物骨内植入实验结果显示,CMPC多孔支架植入兔股骨髁后,与周围骨组织紧密结合,未引起异物反应或炎症反应,显示出良好的生物相容性。CMPC多孔支架具有较快的降解速度和良好的成骨性能,对兔股骨髁的骨缺损有明显修复作用,植入体内6个月后,材料己基本降解并被新生骨替代,新生骨长入量约为85%。CMPC多孔支架不仅具有优良的理化性能,还具有良好的生物相容性、成骨性能以及优良的降解性能,是一种理想的骨组织工程支架材料。
通过在固化液中引入纤维素,有效地改善了磷酸钙/磷酸镁复合骨水泥(CMPC)浆体的抗水性能,开发出一种抗水性好、固化速度快、早期强度高的新型骨水泥。与采用非水相溶液作固化液的抗水型CPC相比,采用水相溶液作固化液的抗水型CMPC的凝结时间明显缩短,调和后5分钟即可固化,抗压强度也有显著的提高。体外降解实验结果初步表明,抗水型CMPC的降解速度略快于普通填充型CMPC,具有良好的体外降解性能。体外细胞培养实验结果表明,抗水型CMPC具有良好的细胞相容性,对细胞的正常生长无不良影响,对细胞的增殖有一定的促进作用。