磷灰石_硅灰石生物玻璃基骨水泥的溶胶_凝胶法制备及性能

第36卷第9期 2008年9月

硅 酸 盐 学 报

JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY

Vol. 36，No. 9 September，2008

磷灰石/硅灰石生物玻璃基骨水泥的溶胶–凝胶法制备及性能

高姗姗，刘敬肖，史 非，于 玲，姜妍彦，王继红

(大连工业大学化工与材料学院，辽宁 大连 116034)

摘 要：为了获得高性能的玻璃基骨水泥，采用溶胶–凝胶法制备了磷灰石/硅灰石(apatite/wollastonite，AW)生物玻璃，将其作为固相粉末与柠檬酸固化液均匀混合制得了AW玻璃基骨水泥(glass-based bone cement，GBC)，探讨了溶胶–凝胶法制备的AW生物玻璃作为GBC固相粉末的可能性。用X射线衍射、红外光谱和强度测试仪对不同温度热处理的AW生物玻璃粉末的晶相转变以及骨水泥在人体模拟体液中浸泡不同时间后的晶相组成和抗压强度进行了研究。结果表明：AW生物玻璃粉末经700 ℃热处理后形成了硅灰石和羟基磷灰石晶相，且温度越高晶相越完整；以900 ℃热处理后的AW生物玻璃粉末作为固相所制备的GBC随着浸泡时间的增加，骨水泥固化体中生成了更多量的CaCO3晶体及少量的羟基磷灰石晶体，且此种GBC的抗压强度最大。

关键词：玻璃基骨水泥；磷灰石/硅灰石生物玻璃；溶胶–凝胶法；生物活性；抗压强度 中图分类号：TQ174 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2008)09–1242–05

PREPARATION AND PROPERTIES OF SOL–GEL-DERIVED APATITE/WOLLASTONITE

BIOGLASS BASED BONE CEMENT

GAO Shanshan，LIU Jingxiao，SHI Fei，YU Ling，JIANG Yanyan，WANG Jihong

(School of Chemical Engineering and Materials, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, Liaoning, China)

Abstract: In order to obtain glass bone cement with high properties, apatite/wollastonite (AW) bioglass was prepared by a sol–gel method, and AW glass-based bone cement (GBC) was synthesized by mixing this bioglass powder with a citric acid liquid. The possi-bility of using apatite/wollastonite bioglass as the solid body powder of glass bone cement was investigated. The phase transformation of AW bioglass heat treated at different temperatures, as well as the phase composition and compressive strength of GBC samples immersed in simulated body fluid for different times were analyzed by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectros-copy (FTIR) and omnipotent electronic intensity measurement. The results indicate that apatite and wollastonite crystals are formed at 700 ℃, and the crystallization of AW glass ceramic become stronger with the increasing of heat treatment temperature. For the GBC samples of 900 ℃ heat-treated AW glass ceramic, with the prolonging of the immersion time in simulated body fluid, more CaCO3 and a few hydroxyapatite crystals are formed, and the compressive strength of this GBC sample is the strongest.

Key words: glass bone cement; apatite/wollastonite bioglass; sol–gel method; bioactivity; compressive strength

骨水泥的出现为解决骨缺损及骨不连提供了全新的修复方法。近年来，具有较高机械强度的玻璃基骨水泥(glass bone cement，GBC)已经成为骨修复材料新的研究方向。磷灰石/硅灰石(apatite/wollas- tonite，AW)生物玻璃陶瓷具有良好的生物活性、骨传导性、生物相容性及力学性能，在临床上广泛用作骨的替代和修复材料、骨缺损填充材料等。[1]

收稿日期：2007–10–14。 修改稿收到日期：2008–03–19。 基金项目：辽宁省博士启动基金(20021054)；辽宁省教育厅(202073425)

资助项目。

第一作者：高姗姗(1981—)，女，硕士研究生。 通讯作者：刘敬肖(1969—)，女，博士，教授。

Yamamuro等[2]采用熔融法制备了AW生物玻璃，并添加Bis-GMA树脂，以N，N–二甲基对甲苯胺为固化液制备了AW骨水泥，结果表明：此种骨水泥具有较好的抗压强度、抗弯强度和拉伸强度，并且植入人体后无毒副作用。Mousa等[3]在AW生物玻璃粉末中加入少量的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)和甲基丙烯酸甲

Received date: 2007–10–14. Approved date: 2008–03–19.

First author: GAO Shanshan (1981–), female, graduate student for master

degree.

E-mail: crazy5481@http://

Correspondent author: LIU Jingxiao (1969–), female, Doctor, professor. E-mail: drliu-shi@http://

磷灰石_硅灰石生物玻璃基骨水泥的溶胶_凝胶法制备及性能

第36卷第9期

高姗姗 等：磷灰石/硅灰石生物玻璃基骨水泥的溶胶–凝胶法制备及性能

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酯(methyl methacrylate，MMA)，制备了PMMA基生物活性骨水泥，与商业的PMMA骨水泥相比，这种骨水泥具有较好的生物活性和较高的机械强度，对长期处于负重条件下的关节整形修复有利。与熔融法相比，采用溶胶–凝胶法制备生物玻璃具有较多的优点，例如：较低的处理温度和较好的生物活性等。[4]然而，目前以溶胶–凝胶法制备的AW生物玻璃作为固相来制备骨水泥的研究还鲜有报道。

实验采用溶胶–凝胶法制备骨水泥的固相粉末——AW生物玻璃。以柠檬酸作为固化液，对溶胶–凝胶法AW生物玻璃随热处理温度的升高晶相的转变进行了研究，分析了经不同温度热处理的AW生物玻璃基骨水泥在人体模拟体液(simulated body fluid，SBF)中浸泡不同时间后的晶相组成和抗压强度，探讨了骨水泥固化体在SBF中浸泡后形成碳酸钙和羟基磷灰石(hydroxya …… 此处隐藏：8155字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……