【摘 要】
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每年因交通事故、骨肿瘤、骨质疏松等所造成的骨折、骨缺损患者日益增多,植入人工骨替代材料成为临床上治疗骨缺损的有效手段之一。磷酸镁骨水泥(MPC)因具有早期强度高、粘结性能好、凝结时间短、生物可降解等优点而被广泛研究,但是由于骨水泥自固化的特点,难以在成型过程中进行造孔,不利于营养物质运输,无法为成骨细胞长入提供通道,导致骨修复能力有限。为解决这一问题,本研究采用冷冻干燥法结合原位水化反应制备具有定
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每年因交通事故、骨肿瘤、骨质疏松等所造成的骨折、骨缺损患者日益增多,植入人工骨替代材料成为临床上治疗骨缺损的有效手段之一。磷酸镁骨水泥(MPC)因具有早期强度高、粘结性能好、凝结时间短、生物可降解等优点而被广泛研究,但是由于骨水泥自固化的特点,难以在成型过程中进行造孔,不利于营养物质运输,无法为成骨细胞长入提供通道,导致骨修复能力有限。为解决这一问题,本研究采用冷冻干燥法结合原位水化反应制备具有定向孔结构的MPC骨水泥支架,研究浆料固含量、反应浓度、反应时间对水化反应程度及支架孔结构、力学性能、生物学性能的影响,并通过壳聚糖(CS)表面浸渍提高多孔MPC骨水泥支架的力学性能和生物相容性,分析表面浸渍工艺对多孔MPC/CS骨水泥复合支架孔形貌、压缩强度、生物相容性的影响规律。通过冷冻干燥工艺制备孔隙率和片层间距可控的MgO多孔支架,在KH2PO4溶液中水化反应后得到MPC骨水泥支架,其开孔孔隙率随KH2PO4溶液浓度升高、反应时间延长而降低,其抗压强度随之升高。KH2PO4溶液浓度为0.15g/mL、反应时间为60min时,所得层状孔结构MPC骨水泥支架孔隙率为50.86%、抗压强度为9.03MPa。体外生物实验表明MPC骨水泥支架表面形成花簇状或团块状沉积物,可以促进骨整合,缩短骨缺损修复周期,但由于MPC降解速率快,导致周围环境pH值过高,其生物相容性有待进一步改善。通过浸渍法在-0.1MPa真空干燥箱中将MPC多孔支架内壁涂覆2.5 wt.%的CS后,骨水泥支架孔壁表面的孔洞等缺陷被CS覆盖,压缩过程中孔壁上的裂纹萌生几率被降低,同时在高分子与陶瓷孔壁间发生裂纹偏转,使得支架抗压强度由9.03MPa提高至19.98MPa。此外,由于CS涂层降低了 MPC支架降解速率,且其自身降解产物呈酸性,使得支架周围环境的pH值接近人体。体外生物实验表明,MPC/CS骨水泥复合支架表面及孔道内出现花簇状矿化产物,且随矿化时间延长几乎完全覆盖孔隙,成骨细胞表面增殖数量明显提高,表明MPC/CS骨水泥复合支架具有良好的矿化性能和生物相容性。
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