可注射硫酸钙骨水泥产品的开发研究

【摘要】用于骨修复材料的医用硫酸钙一般为半水硫酸钙,它具有良好的生物相容性、可降解吸收性、骨传导性等特点。在植入体内后,其吸收速率稳定,与新骨替代相适应,有很大的市场前景。但目前硫酸钙骨水泥产品都来源于国外公司,市场上产品价格相当昂贵。因此,本研究希望通过自主研发α-半水硫酸钙骨水泥的制备工艺,进而在满足医学应用的前提下进行产业化生产,满足市场需求。本文研究思路是先对目前市场上最新投入临床应用的可注射型骨水泥产品(美国Wright公司的MIIG115产品)进行系统分析,以其作为材料和性能研究目标,研发出有自我特色的、可行的工艺路线,实现其产品的开发。首先,采用x射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR).差示扫描量热法(DSC)对MIIG115产品粉料的晶相和微观形貌进行分析,其产品为α-半水硫酸钙(a-CSH)晶相,呈六方短柱状,其长集中在20-30μm左右,直径为5-101μm左右的颗粒组成。在本研究中,采用重结晶水热法,制备出晶粒尺寸均匀性好、六方短柱状a-CSH颗粒,并得出主要的影响因素是温度和转晶剂的含量；依据实验室研究结果,制定了重结晶水热法规模化制备技术路线,在企业形成了一次性生产公斤级a-CSH颗粒产品的能力,达到企业量产要求。随后,利用化学改性和球磨混合两种方式对a-CSH颗粒表面进行处理,外添加剂包含有硬脂酸、羧甲基纤维素、透明质酸。以抗压强度和固化时间及实际注射效果来考察不同方式和不同添加剂对混合浆料的影响,结果表明以1.5wt%硬脂酸和0.15wt%-0.2wt%透明质酸为添加剂,通过球磨混合的改性方式与a-CSH颗粒组成的骨水泥,不仅具有一定的抗压强度,而且可注射操作时间在8-10min左右。此表面改性技术方案为骨水泥产品的研究提供了可行的工艺路线。在原有制备a-CSH颗粒体系的基础上,添加一定量的羟基磷灰石,能得到羟基磷灰石包裹a-CSH的复合颗粒,此对形成降解性能可控的新型骨水泥产品研究开发有着重要的指导意义。
【作者】陈怡坚；
【导师】翁文剑；程逵；黄海生；
【作者基本信息】浙江大学，材料工程，2012，硕士
【关键词】骨水泥产品；水热法；α-半水硫酸钙；表面改性；可注射；羟基磷灰石修饰；

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