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磷酸钙陶瓷是一类有不同钙磷比和具有多种结构的陶瓷材料,骨组织对其能产生良好响应,因此一直被认为是性能优异的骨替代材料,其中尤以β-TCP和羟基磷灰石为研究重点。因为β-TCP不仅具有良好的生物活性,还具备优良的生物降解性能,因此本论文着重以β-TCP为研究对象。本文制备了结构类似的多孔β-TCP、多孔羟基磷灰石和多孔氧化铝,通过体外模拟对比实验,研究材料表面类骨磷灰石的形成,探讨不同因素对磷灰石形成的影响,进而推导材料植入体内后参与成骨的机理,以体内实验加以验证。 本文选用湿法合成的性能优良的纯β-TCP粉料,加入一定比例的玻璃粘接剂后和自制发泡剂,采用发泡法多孔陶瓷体。经材料性能测试研究,材料物相以β-TCP为主晶相,含有少许其它磷酸盐杂相,力学性能基本达到松质骨要求,气孔率和孔径都能满足骨组织生长所需基本要求。 将材料按要求尺寸制备,浸泡于模拟体液中观测材料表面生成物的形貌、结构和组成,测试表明材料表面最终形成物为含碳酸根的羟基磷灰石结构,命名为类骨磷灰石。通过改变模拟体液中不同离子的浓度研究不同离子对类骨磷灰石形成的影响,发现钙磷离子浓度的增加能加速其在材料表面的沉积与生长,镁离子浓度的增加则阻碍其生长。对比测定不同材料表面生成物和形成早期至最终产物的研究以及模拟体液中钙磷离子浓度变化,结合以上实验推断材料表面物形成机理,初步断定为类似结构基体表面非均匀成核现象。将材料与蛋白质作用,以红外光谱检测证明材料与蛋白质之间存在化学结合,材料浸泡在含蛋白质的模拟体液中,蛋白质将与模拟体液中钙磷离子形成竞争性吸附而是材料表面磷灰石形成量减少。在细胞培养液中将材料与细胞一同培养,材料对细胞不产生毒性,而且细胞在材料表面增殖,与材料之间存在一定作用,并分泌细胞外基质而形成结晶完好的羟基磷灰石晶体。 由于体内生理环境的复杂性,本论文以体外模拟实验分别考虑各个因素的作用,从而推断材料植入体内后的成骨机制,并以体内实验成功验证。