丁二酸和pH值对水热合成法中α-半水硫酸钙骨水泥晶体形貌和性能的影响

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuangjun_1988
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目的:半水硫酸钙作为一种骨填充修复材料应用在骨科临床上已有百余年历史。但是其抗压强度欠佳、降解过快等缺陷限制了它在骨科的广泛应用。半水硫酸钙的性能跟半水硫酸钙形貌的有很大的关系。在水热合成法中,α-半水硫酸钙的生长习性为针状晶体,加入丁二酸转晶剂,会使α-半水硫酸钙由针状向短柱状转变。而在不同的pH值的条件下,α-半水硫酸钙晶体形貌也有很大区别。因此,丁二酸以及酸碱度即pH值在α-半水硫酸钙的结晶过程中是很重要的因素。本课题主要研究丁二酸和pH值对水热合成法中α-半水硫酸钙骨水泥形貌的影响。  方法:  1.α-CSH是由二水硫酸钙(CSD)盐溶液在110℃油浴温度下反应48小时制备得到。共分两组,第一组不含0.75g(0.45%)的丁二酸,第二组含有0.75g(0.45%)的丁二酸。然后两组均加入50g(23.26%)的氯化钙,165ml(44.4%)乙醇和165g去离子水的350ml的混合溶液用磁力搅拌器充分搅拌30分钟后,用1mol/L盐酸和1mol/L氢氧化钠对溶液的pH值进行调节,调节范围在1.5至8.0之间。之后,溶液转移到三口烧瓶中,置入110℃的油浴锅中,然后再迅速加入10g(5.71%)的二水硫酸钙进行反应,溶液中的磁力转予以350转/分的速度旋转。48小时之后,反应液被过滤,过滤之后的粉末迅速转移至110℃的烘箱中烘30分钟。  2.将上述制备的粉末用X线衍射仪(XRD,Bruker D8 Advance,德国)和场发射扫描电镜(SEM,TM-1000,日本)进行表征。  3.将制备的α-CSH粉末和去离子水以固液比为1g∶0.3ml制备成底部直径为6mm高为10mm的圆柱体,用万能力学测试机(Instron5985,美国)测试其抗压强度。  4.将不同条件下制备的半水硫酸钙制成直径10mm×高3mm大小的样品,将样品浸泡在SBF中,测其不同时间点的降解率。  5.将MG63细胞分别与材料浸提液培养,运用CCK-8检测细胞的增殖情况。  结果:  在无丁二酸组中,A1组、A2组、A3组的pH值分别为1.50、6.98、8.78时,可以制备出平均长宽比分别为9.04、1.05、0.91的α-CSH,其制备出的圆柱体的抗压强度分别为10.50±0.65Mpa,13.45±0.95Mpa,15.71±1.07Mpa,当pH为10.00时,则不能制备出α-CSH;在添加了丁二酸组中,B1组、B2组、B3组的pH分别值为1.50、2.38、2.50时,可以制备出平均长宽比分别为8.21、1.27、0.21的α-CSH,其制备出的圆柱体的抗压强度分别为10.71±0.67Mpa,20.36±1.31Mpa,20.50±1.43Mpa,当pH值为3.00时,则不能制备出α-CSH。A1组B1组之间和B2组B3组之间没有统计学意义(P>0.05),其余各组之间均有明显差异(P<0.05)。不同条件下制备出来的α-CSH加水固化后的体外降解情况,不同组降解率达到50%的天数不同。A1组是20天,A2组是26天,A3组是28天,B1组是22天,B2组和B3组是32天。在细胞增殖实验中,各组材料光吸收度(OD值)随培养时间的延长而逐渐升高,相同天数的各组之间没有明显差异(P>0.05)。  结论:  在水热合成α-半水硫酸钙的过程中,pH对半水硫酸钙晶体形貌的影响非常显著,对丁二酸的调晶效果的影响也非常明显。在不同条件下,生成的α-CSH晶体形貌变化较大。不同形貌的α-CSH自固化后,引起内部结构的疏密程度不同,导致了其不同的抗压强度。长宽比较小,颗粒尺寸较大的α-CSH自固化后有更高的抗压强度和较慢的体外降解率,而不影响细胞增殖。
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