磷酸钙骨水泥复合材料

2.2 CPC生物相容性改性
实验方法
CPC与一定比例的聚磷酸钙纤维(calcium polyphosphate fiber, CPPF)混合来增加复合 材料强度；为使其具备良好的生物相容性， 加入直径300-500μm的自体颗粒骨。
实验过程
将CPC/颗粒骨与CPPF均匀混合成CPC/CPPF 复合材料， 按照CPPF占CPC/CPPF复合材料 重量的0、10％、30％、50％分为四组，将上 述四组CPC/CPPF复合材料与微小颗粒骨以 6:4固定比例混合均匀，分别植入A、B、C、 D四组兔桡骨缺损处，在4，8周分别行大体、 X线片和组织学观察，8周时进行力学测试。
3.其他CPC复合材料
• 聚肽共聚物/ 磷酸钙骨水泥生物复合材料 • 壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料 • 壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料 • α-磷酸三钙/碳纤维复合增强骨水泥 • 载辛伐他汀PLGA/磷酸钙骨水泥复合材料 • 丝素/半水硫酸钙/磷酸钙骨水泥复合材料 …
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CPC 大孔率% 抗压强度/MPa
0 37
29 2.9
40 0.4
实验过程
利用定向冰晶冷冻干燥法制备了具有定向孔 隙结构的CPC支架材料，将两种具有不同降 解速率的聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)与 CPC多孔支架进行多次浸润复合，以改善支 架的力学性能。
实验过程
经过PLGA复合的支架材料保持了复合前的 孔隙结构，在孔的轴向方向上具有定向排列 的开口孔隙，这些开口孔隙的存在有利于植 入初期新生组织的长入。覆盖在骨水泥基体 表面的PLGA膜可以增强基体的强度并弥补 基体表面的缺陷，充填在孔隙内部的PLGA 泡沫体可以很好地承受外加载荷，使复合支 架材料具有较好的强度和韧性。 在材料植入体内后，PLGA 将会降解，原位 产生有利于新骨长入的大孔隙。
实验结果
支架复合前后抗压强度变化
支架复合前后应力应变曲线
结果表明： PLGA与支架材料复合可大大提高复合支架材料的 抗压强度，经过PLGA 二次复合后，复合支架抗压 强度可达6.37MPa±0.54MPa。
实验结果
二次复合PLGA/CPC复合支架材料内部显微结构图
(a)为支架材料内部断面图，(b)为填充在骨水泥基体间泡沫状PLGA的显微结构。 从图中可以看出，骨水泥基体的孔隙径向大小约为100-200μ m，与复合前支架 材料保持一致。在骨水泥水化所形成的弱结晶羟基磷灰石定向管状孔隙有大量 的泡沫状填充体，这些泡沫状填充体是由浓度为20%的PLGA溶液进入到材料 的孔隙中，经过冷冻和冷冻干燥形成的。这些泡沫状PLGA 填充物在CPC定向 孔道中形成间隔较均匀的隔膜。由PLGA隔膜所形成的孔隙之间有大小不一的 孔相连，从而保证了良好的孔隙连通性。
磷酸钙骨水泥复合材料
1.磷酸钙骨水泥简介
磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC） 又称羟基磷灰石骨水泥(Hydroxyapatite cement), 是指一类以各种磷酸钙盐为主要成分，在生理 条件下具有自固化能力及降解活性、成骨活性 的无机材料。是一种新型的人工骨材料，可用 于人体骨缺损的修复，具有良好的生物相容性、 骨传导性和骨替代性。
2.磷酸钙骨水泥的改性要素
• 力学强度
• 生物相容性 • 孔隙率
…
2.1 CPC力学强度改性
磷酸钙骨水泥的抗压强度较低，脆性较 大，限制了其应用。普遍采用添加纤维 的方法来提高CPC 材料的抗压强度和韧 性。
大多数的纤维是非降解性的，与人体生 物相容性较差，且具有一定毒性，长期 存在于人体内，影响骨组织的再生。
当CPPF占CPC/CPPF复合材料的30％ 时， 最大抗压 负荷及抗弯负荷均优于其他组(p＜0.05)， 组织学显 示人工复合材料与骨组织界面结合最为紧密，材料 降解速率与wenku.baidu.com织成骨速率最接近，成骨性最佳，比 例最优。
2.3 CPC孔隙率改性
孔隙率和强度之间的矛盾：随着材料孔隙率特别 是大孔率的上升，材料的强度会迅速下降。 另外，CPC材料的脆性本质也是限制其应用的主 要因素。
实验结果
实验动物x线片观察。A组：术后4周可见少量低密度骨痂形成(a1)；B组：术后4周可 见中等量低密度骨痂影(b1)；c组：术后4周可见中等量云状骨痂影，骨缺损端与移 植物界限不规则(c1)；D组：术后4周可见移植物密度较低，少量骨痂(d1)；A组：术 后8周骨痂增多，骨缺损端与移植物界限不清，可见部分骨质充填骨缺损处，但骨缺 损处仍有大部分缺损凹陷(a2)；B组：术后8周可见大量低密度骨痂影，骨质充填缺 损处饱满，桡侧可见小凹陷(b2)；c组：术后8周可见大量骨痂影，骨缺损端与移植 物之间界限不清，骨缺损边缘密度同密质骨(c2)；D组：术后8周可见缺损骨质两端 连通，髓腔尚未通畅，缺损边缘光滑，桡骨中心仍可见部分高密度影(d2).
实验结果
组别 前臂数 最大抗压载荷(N) 最大抗弯载荷(N)
A
B
6
6
292.417±17.455
344.145 ±32.562
83.576 ±15.356
174.071 ±28.570
C
D
6
6
387.540 ±38.863
301.745 ±28.330
216.407 ±40.321
135.644 ±22.414