论文部分内容阅读
聚磷酸钙(CPP)是一种具有线性链状结构的钙磷生物陶瓷。无定形结构的CPP具有独特的胶凝特性,在水溶液中通过物理交联可以形成CPP水凝胶。目前,CPP这一胶凝特性在负载药物和骨修复等领域中深受关注。本文通过控制无定形CPP和蒸馏水的混合比例制备CPP水凝胶,并将CPP水凝胶与纳米羟基磷灰石(n-HA)复合,利用共混法制备n-HA/CPP复合水凝胶,然后将CPP水凝胶和n-HA/CPP复合水凝胶分别与磷酸钙骨水泥(CPC)粉末混合制备改性CPC。研究CPP和蒸馏水混合比例以及n-HA添加量对CPP水凝胶的结构、形貌、热稳定性、溶胀、降解和机械强度的影响。此外,还探究了不同水凝胶与CPC粉末的混合比例和凝胶类型对制备的骨水泥的固化时间、注射性、抗压强度、断面形貌、抗溃散性和水化过程的影响,分析了水化过程机制。得到的研究结果如下:CPP水凝胶中链长的减少促进晶体化的产生。陈化过程中,长链水凝胶更易变短,混合比例为1:20的水凝胶晶体化程度最高且热稳定性最好。随着CPP和蒸馏水混合比例的增大,CPP水凝胶的磷酸盐链逐渐变长,CPP水凝胶的溶胀性能、降解性能和抗压强度均逐渐增大,溶胀后样品内部的孔洞形貌从条纹状向蜂窝状孔洞转变。随着n-HA添加量的增多,n-HA/CPP复合水凝胶的磷酸盐链先变长后缩短,在700℃的热稳定性逐渐提高,溶胀和降解性能均呈现先降后增然后再降的趋势,溶胀后样品内部的孔洞尺寸也呈现先减后增再减的规律。添加1wt%n-HA使n-HA/CPP复合水凝胶的抗压强度达到最大值,5.06±0.60MPa,比同方法制备的未添加n-HA的CPP水凝胶提高了22%。以水凝胶为基质改性生成的CPC可水化生成聚合透钙磷灰石(DCPD),与常规CPC相比其固化时间、可注射性能、抗压强度和抗溃散性更佳。改性CPC的性能受水凝胶和CPC粉末的混合比例以及凝胶类型的影响,随着CPC粉末量的增多,固化时间降低,可注射性能减弱,抗压强度先增加后降低,抗溃散性能提高,以CPP水凝胶为基质改性而成的CPC的抗压强度在混合比例为1:0.45时达到最大值,22.51±0.72MPa。相较于以CPP水凝胶为基质改性而成的CPC,以n-HA/CPP复合水凝胶为基质改性而成的CPC的固化时间延长,可注射性降低,抗压强度增加,抗溃散性提升,并在相同的水化时间内生成的DCPD增多。