钙磷体系多孔生物玻璃陶瓷支架的降解性能和表面改性

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钙磷生物玻璃陶瓷材料作为理想的骨组织替代和药物载体材料,不仅是因为其化学组成与骨无机相类似,更是因为在其植入人体后能够完全降解,被新生骨组织所替代。而且为满足其最终应用,可以通过改变化学组成、热处理温度,控制析晶相来调整其溶解性。本文以溶胶凝胶法制备的CaO-P2O5-Na2O-SrO-MgO-HA生物玻璃陶瓷粉末为粉料,采用有机泡沫浸渍法制备多孔支架材料,并在不同pH值(1.0、3.0、10.0)下对玻璃陶瓷支架材料进行表面改性。通过XRD、SEM、离子浓度、降解性能及细胞实验,研究HA前驱体的加入对玻璃陶瓷析晶、微观形貌的影响,以及热处理温度对支架力学性能的影响。并在模拟体液(SBF)中评价玻璃陶瓷支架的降解性能和pH值对表面改性的效果,考察表面改性对细胞黏附的影响。实验结果表明,HA前驱体的加入,一方面与β-Ca2P2O7在热处理过程中发生反应,生成主晶相Ca4P6O19,另一方面作为成核剂,可诱导Ca7Sr3(PO46(OH)2新相的生成,促进锶元素进入Ca4P6O19的晶格。在支架的气孔率为72.8%时,其抗压强度最高达8.46 MPa,基本满足松质骨的承载要求。锶进入Ca4P6O19晶格,极大地提高了析晶相的溶解性;同时由于Ca7Sr3(PO46(OH)2的溶解,为磷灰石的析出提供了成核位点,极大地提高了材料的生物活性。经pH 3.0、10.0改性后,在材料表面分别生成新的CaP2O6层、非晶态Ca3(PO42·nH2O层,不但提高了支架表面的粗糙度,而且能够促进磷灰石层的形成,提高支架材料在SBF中的降解性能,以经pH 10.0改性的效果更为显著。细胞实验表明该体系玻璃陶瓷支架具有良好的生物活性,其主晶相Ca4P6O19具有良好的生物相容性,经pH 10.0改性能显著提供支架对细胞的黏附。
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