高性能磷酸鈣陶瓷纖維的制備與改性.pdf

1、磷酸鈣生物陶瓷受到越來越多人的關注，原因是其在人體硬組織修復中具有優(yōu)良的生物相容性和成骨生物活性。磷酸鈣陶瓷中的羥基磷灰石(hydroxyapatite，Ca10(PO4)6OH2，HA)與β-磷酸三鈣(beta-tricalciumphosphate，Ca3(PO4)2，β-TCP)以及二者的雙相陶瓷(biphasic calciumphosphate，BCP)在生物醫(yī)學領域受到廣泛的關注。本研究的主要目標是通過溶膠凝膠法與靜電紡絲法

2、相結合的形式制備出磷酸鈣陶瓷纖維，重點考察合成機理;在此基礎上，通過陽離子對于陶瓷纖維進行摻雜，制備出與天然骨成分更接近的生物陶瓷材料。
　　首先，以磷酸三乙酯(TEP)與硝酸鈣分別作為磷源與鈣源，研究合成過程中的各項參數對于產物最終產組分與形貌的影響，制備出分別以HA、β-TCP和BCP為主要組分的磷酸鈣陶瓷纖維。研究表明，在低溫攪拌下將鈣源溶液逐滴滴加與充分陳化，使得鈣離子在溶膠凝膠體系中均勻分散，可以消除雜質氧化鈣(CaO)

3、的存在。同時，調節(jié)體系的酸堿度，在堿性環(huán)境中，更有利于HA的形成。
　　采用靜電紡絲法結合高溫燒結制備陶瓷纖維，紡絲液由以溶膠凝膠前驅體與大分子配置而成。調控前驅體的陳化時間與纖維的熱處理溫度可以改變陶瓷纖維的形貌。磷酸鈣陶瓷纖維的直徑隨著前驅體陳化時間的延長而減小，陳化時間達到24h后，纖維直徑的變化不再明顯。隨著熱處理溫度的升高，纖維的組分由缺鈣型羥基磷灰石(CDHA)向BCP轉變。
　　在此基礎上，將陽離子Zn2+引入

4、溶膠-凝膠體系進行摻雜，成功制備了具有不同Zn2+取代量的磷酸鈣陶瓷纖維。通過元素分析測試，證明Zn元素在磷酸鈣纖維中分布均勻。XRD分析纖維中不存在ZnO等雜質相態(tài)，仍然是磷灰石的結構。通過計算證明，金屬Zn2+成功摻入羥基磷灰石的晶胞結構中，并且隨著其摻雜量的增加，HA晶胞尺寸呈現減小的趨勢，穩(wěn)定性下降，表現出更快的Zn2+和Ca2+的釋放速度。細胞培養(yǎng)結果顯示，Zn2+摻雜的磷酸鈣陶瓷纖維，對骨髓間充質干細胞沒有顯著的細胞毒性。因