孔隙结构可控的生物多孔陶瓷研制

论文摘要

羟基磷灰石（HA）具有与机体骨无机成分相似的化学组成,表现出良好的生物活性、骨传导性和骨诱导性,在骨修复和骨移植领域发挥了巨大作用。但是,作为骨组织工程支架材料,多孔HA陶瓷的强度低、孔隙率低、孔隙连通性不足。制备孔隙结构人为可控且具有一定强度的生物多孔陶瓷支架,是目前骨组织工程研究的重点和热点。为解决现有生物多孔陶瓷支架材料孔隙率低、孔隙连通性差的问题,首次提出了弹性致孔剂-凝胶压滤成型制备孔隙结构可控的多孔陶瓷支架技术。研究了弹性微球致孔剂的制备技术,考察了制备条件对弹性微球致孔剂形貌、粒径、力学性能的影响;研究了影响丙烯酰胺凝胶体系注模浆料流动性的因素,获得了流动性好且固含量高的凝胶注模陶瓷浆料;研究了坯体成形条件与孔隙结构的关系,制备出了孔隙结构人为可控的生物多孔陶瓷支架材料,主要结论如下:以高浓度聚乙烯醇（PVA）溶液为原料,利用常压水蒸汽控制PVA溶液温度和湿度的改进高压静电技术,制备出了表面光滑、弹性和力学性能良好、粒径在400600μm的PVA弹性微球致孔剂,可以满足弹性致孔剂-凝胶压滤成型技术制备多孔陶瓷的要求。采用化学共沉淀法,以水为溶剂制备出了颗粒粒径分别为3.308±0.924μm和3.625±1.188μm的HA前驱体和粉体;以水/乙醇（V/V=3/1）为溶剂制备出了颗粒粒径分别为2.733±0.792μm和2.828±0.599μm的HA前驱体和粉体。采用丙烯酰胺（AM）凝胶体系,在球磨时间为5h,分散剂含量为粉料质量的2.0wt%,pH值为10的条件下,以HA前驱体为粉料制备出了流动性好且固含量高的凝胶浆料。凝胶浆料与PVA弹性微球致孔剂按体积比1:1混合,应用弹性致孔剂-凝胶压滤成型技术,可制备出孔隙呈球形、分布较均匀、结构完整、连通性较好的多孔陶瓷。多孔陶瓷的孔径由致孔剂粒径控制,连通孔径与压滤成型条件有关,实现了孔隙结构人为可控的目标。可以预料弹性致孔剂-凝胶压滤成型技术在骨组织工程中具有广泛的潜在用途。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 骨组织工程支架材料
• 1.2 生物陶瓷
• 1.3 生物多孔陶瓷的成型技术
• 1.4 用于多孔陶瓷制备的致孔剂
• 1.5 本课题研究的意义、目的和内容
• 2 弹性微球致孔剂的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与仪器
• 2.2.2 PVA 弹性微球的制备
• 2.2.3 PVA 微球的表征
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 电场区间气氛的影响
• 2.3.2 凝固液对微球形貌的影响
• 2.3.3 影响微球粒径的因素
• 2.3.4 微球力学性能
• 2.4 本章小结
• 3 羟基磷灰石（HA）的制备
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与仪器
• 3.2.2 羟基磷灰石的合成
• 3.2.3 钙、磷含量测定
• 3.2.4 前驱体及粉体的表征
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 钙/磷（Ca/P）比分析
• 3.3.2 粒径分析
• 3.3.3 颗粒分散性观察分析
• 3.4 本章小结
• 4 生物多孔陶瓷的制备
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂与仪器
• 4.2.2 陶瓷凝胶的制备
• 4.2.3 陶瓷坯体的制备
• 4.2.4 陶瓷坯体的烧结
• 4.2.5 凝胶和制品的表征
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 凝胶性能影响因素
• 4.3.2 陶瓷制品的外观和收缩率
• 4.3.3 陶瓷制品的孔隙结构
• 4.3.4 陶瓷制品的抗压强度
• 4.3.5 陶瓷制品FTIR 与XRD 谱图分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与后续工作建议
• 5.1 结论
• 5.2 后续工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间发表的专利目录