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本论文制备了具有生物活性的骨修复复合材料——医用硫酸钙(medicalcalcium sulfate,CSH)/生物活性玻璃(bioactive glass,BG)(CSH/BG)和聚乳酸(PDLLA)/BG(PDLLA/BG),并对其性能进行了研究。BG是目前唯一确定具有生物活性的无机材料,具有良好生物相容性,但难以加工成块体。将CSH与BG复合得到具有自固化性能与生物活性的复合材料CSH/BG,克服了BG难以加工成型的缺点;将BG与PDLLA复合得到具有生物活性与可降解性的复合材料PDLLA/BG。同时,碱性的BG可以中和CSH及PDLLA溶解或降解过程中产生的酸性产物,改善其细胞生物相容性。复合材料具有良好的生物活性、降解吸收性能、力学性能和细胞生物相容性,可以满足理想骨修复材料的要求。
本文首先制备了复合材料CSH/BG,考察CSH长径比、BG粒径、固化液用量(固液比)及CSH/BG复合比例对复合材料抗压强度及自固化性能的影响。结果表明,复合材料CSH/BG具有良好的自固化成型能力。对复合材料进行模拟体液浸泡试验以观察其降解性能,实验结果表明复合材料表面有类骨磷灰石层生成,说明复合材料CSH/BG具有良好的生物活性。
其次制备了PDLLA/BG复合材料。为改善两相界面结合力,利用硅烷偶联剂KH570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)对BG进行表面改性得到改性的BG(KBG),然后将KBG与PDLLA共混制备复合材料PDLLA/KBG。力学实验结果表明,KBG改善了复合材料的力学性能。将PDLLA/BG与PDLLA/KBG进行模拟体液浸泡实验,结果表明,复合材料表面有类骨磷灰石层生成,说明复合材料具有良好的生物活性。
本文对所制备复合材料CSH/BG、PDLLA/BG及PDLLA/KBG进行了体外细胞实验。与羟基磷灰石,磷酸三钙与PDLLA形成的复合材料相比,添加BG复合材料更有利于细胞的增殖,具有更优的细胞生物相容性。