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骨缺损修复是骨科临床常见手术,需要多学科的合作才能完成。骨修复材料作为手术中不可缺少的一部分,其发展和完善与骨修复手术的治疗效果息息相关。自18世纪有骨修复手术以来,骨修复材料就一直在不断的发展和更新,这其间金属、合金、高分子材料、生物陶瓷和生物玻璃、骨水泥等材料都曾在临床应用上一试身手。在材料发展的历史中,几乎每一种新材料诞生后,都会尝试将其应用于骨修复领域。时至今日,随着生物技术、组织工程学和纳米技术的发展,骨修复材料的研究又掀起了新一轮的热潮。 从材料学的角度来看,自然骨是由羟基磷灰石纳米晶和胶原纤维所组成的复合体系,这种有机/无机的复合使得自然骨兼具无机相的刚性和有机相的韧性。因而,现代骨修复材料的设计思想就是从仿生学的角度出发,采用复合材料设计方法,选择合适的有机材料和无机材料,制备出在结构上尽可能接近自然骨的有机/无机复合材料。目前的研究主要集中在两大类材料:一类是羟基磷灰石纳米晶/高分子材料复合体系,包括羟基磷灰石纳米晶/胶原、羟基磷灰石纳米晶/聚酰胺等;另一类是复合磷酸钙骨水泥,包括聚乳酸—磷酸钙骨水泥、胶原—磷酸钙骨水泥等。羟基磷灰石纳米晶/高分子复合体系的优势在于它在结构和尺度上都与自然骨很接近,但是它的成型工艺限制了它只能事先加工成型,在临床使用时需要二次加工:而复合磷酸钙骨水泥,它的水化终产物也是羟基磷灰石,但受其固化方式的限制,不可能使水化颗粒的尺度达到纳米级。但是它在临床使用时却可以现场调和成膏状,直接注入手术部位,在人体生理环境下固化定型。我们认为临床使用时的易操作性,是一类材料能否普及的关键,因而复合磷酸钙骨水泥更能引起我们的兴趣。 本论文中我们选用羧甲基壳聚糖—聚乙烯醇为有机相,磷酸四钙/磷酸氢钙体系骨水泥为无机相制备复合磷酸钙骨水泥,并讨论了它的力学性能和生物学性能。 主要的研究内容和结论: (1) 探讨了无机相的制备工艺。尤其是对于制备条件苛刻的磷酸四钙,当采用不同降温方式时得到的产物完全不同(随炉冷却得到羟基磷灰石;急冷得到磷酸四钙)。因此我们采用X射线定性相分析的方法,研究了它的稳定性。证明磷酸四钙具有很好的活性,不易稳定存在,因而最好真空保存。 (2) 探讨了磷酸四钙的合成机理和工艺优化的方式。运用差热分析、X射线衍射分析等手段,跟踪了其反应过程,发现它并不是由原料(二水磷酸氢钙和碳酸钙)直接合成的,而是由原料在1200℃先合成羟基磷灰石再在1500℃分解成磷酸四钙。运用X射线定量相