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【動態(tài)】磷酸鈣骨水泥理化性質(zhì)及改性研究進展
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磷酸鈣骨水泥理化性質(zhì)及改性研究進展 磷酸鈣骨水泥是由一種或幾種磷酸鈣鹽固體與一定的液體混合形成的骨粘合劑。磷酸鈣骨水泥具有優(yōu)良的操作性能，能按照缺損的形狀準確塑型，并且可降解。磷酸鈣骨水泥在水化過程中不會放熱而損壞周圍的組織，而且水化反應產(chǎn)物是天然骨的主要無機成分，使得磷酸鈣骨水泥具有良好的生物相容性和好的生物安全性。而且磷酸鈣骨水泥具有生物降解、傳導性、并與硬組織可生物連接骨能被新生骨以爬行替代的方式替代。正是具有這些優(yōu)良的性質(zhì)，使它愈來愈多的受到眾多研究者的注意。但CPC還存在力學強度較低、易崩解等不足。 磷酸鈣骨水泥有許多不同的種類。它們均是由固相和液相兩部分組成。液相可以是蒸餾水、血清、磷酸等。固相主要是一些磷酸鈣鹽，如：磷酸二氫鈣、磷酸氫鈣、磷酸三鈣、磷酸四鈣等，也可能含有氫氧化鈣、碳酸鈣等。盡管原料有許多種，但產(chǎn)物的種類則相對較少。有研究者依據(jù)產(chǎn)物的種類對磷酸鈣骨水泥進行分類：無定形磷酸鈣（ACP）、透鈣磷灰石(DCPD)、羥基磷灰石(HA)。其中無定形磷酸鈣可轉(zhuǎn)化為羥基磷灰石, 所以有時又將其歸為兩類。在此，只談及羥基磷灰石類骨水泥的性質(zhì)及改性研究情況。 一、影響磷酸鈣骨水泥凝結(jié)時間和力學強度的因素 1 固相方面的影響因素 1.1固相的種類，當固相主要成分之一選用無水磷酸鈣則比選用二水磷酸氫鈣在力學強度上更優(yōu)越。若在其中添加不同的元素，如加入F-等，能促進固化反應的進行，可提高產(chǎn)物的結(jié)晶度而使強度提高；而加入CO32-、P2O74-等會阻止羥基磷灰石的形成，降低了產(chǎn)物的結(jié)晶度，從而使產(chǎn)物的強度降低。1.2粒徑大小，普遍認為當晶粒尺寸減小時，因利于溶解（因熱動力學因素）使凝結(jié)時間縮短，可更完全的轉(zhuǎn)化為羥基磷灰石。但有文獻報道，若磨得太碎，會誘導固相從晶型到無定型的轉(zhuǎn)化，到臨界粒子尺寸后再磨不會減小粒徑，但導致了晶格缺陷的形成，導致了納米晶粒的形成，但整體卻不再具有結(jié)晶度。而且也有文獻報道，粒徑稍微大些的粒子在轉(zhuǎn)化時不會形成空隙，而粒徑太小則會在反應過程中留下空隙，反而是粒徑太小的固相形成的骨水泥的強度反而不如粒徑稍大一些的固相形成的骨水泥的強度。1.3粒徑大小的匹配，在磷酸四鈣和二水磷酸氫鈣的反應體系中，當磷酸四鈣的粒徑減小時，反應的速率會明顯增大，而二水磷酸氫鈣的粒徑減小則對反應的速率影響不大。1.4是否有晶種的加入，若加入晶種則會加速磷酸鈣骨水泥的反應，在低溫下，晶種的加速固化作用則表現(xiàn)得更加明顯。 2 液相方面的影響因素 當采用檸檬酸和檸檬酸鉀溶液與丙烯酸/衣康酸共聚液兩者約以1:2配伍時，可使CPC 的強度明顯提高，最大強度可達116.89MPa。檸檬酸和檸檬酸鈉作液相可在一個高的P/L下形成水泥，從而使強度提高。以含有磷酸根離子的溶液作液相，可能是使HA更易達到飽和加速凝結(jié)反應的進行，從而提高產(chǎn)物的力學強度。 3 固液比的影響 P/L比大，則凝結(jié)時間短，強度大；P/L比小，則凝結(jié)時間長，強度小。 4 環(huán)境因素（溫度、濕度）的影響 在潮濕空氣中儲存的CPC的強度比在干燥空氣氣氛中的強度大一倍，是因影響了水化的程度。 二、磷酸鈣骨水泥理化性質(zhì)改性研究進展 1 增加磷酸鈣骨水泥強度的研究 1.1纖維增強, 利用短纖維增強，在基質(zhì)中隨機分布，導致各項同性。但增強效果不如長纖維。與樣品等長的纖維，且定向排列。抗力各項異性。近年來，有用幾倍于樣品長度的纖維，可結(jié)合兩者的優(yōu)點。增強的原因：纖維的橋連作用、基質(zhì)多重裂開消耗了大量的功，纖維拉出時的摩擦滑動和拉伸。若加入可吸收性纖維，可最初增加纖維的強度，而后來又降解又有利于CPC形成大孔。1.2添加一些有機物，如膠原可增強水泥的強度：其一有利于機械受力的更好分布，其二孔隙率減小了。而加入海藻酸鈉、聚丙烯酸鈉均能和Ca2+形成不可溶的三維網(wǎng)絡，因此有增強效應。聚合反應對應早期強度增加。時間長后，與未加上述物質(zhì)的強度相差不大。1.3預壓縮也能增強水泥的強度，但壓力太大易引起破裂。壓縮會增高反應物的轉(zhuǎn)化率。但壓縮對水泥強度的提高有限：其一使水被壓出，減小了水泥轉(zhuǎn)化程度；其二壓力也抑制了反應，使水不易進入高密度區(qū)。 2 增加CPC抗水性的研究 在CPC中加入殼聚糖則由于在初期，pH相對較低，殼聚糖馬來酸被溶解。加入Ca(OH)2使pH增加，引起漿體硬化。反應的機制使來自Ca(OH)2溶解而引起的pH增大。以含有PO43-的溶液作液相，HAP的形成速率隨溶液中PO43-的增加而增加。而在CPC和酒石酸體系中，是因形成酒石酸鈣，而導致快速硬化，從而達到抗水的作用。而CPC外加磷酸二氫鈣，會導致二水磷酸氫鈣的形成，導致快速硬化使該系統(tǒng)具有抗水的性能。 3 磷酸鈣骨水泥的注射性研究 隨著微創(chuàng)傷手術(shù)的興起，而且骨質(zhì)疏松病人數(shù)量巨大（水泥起到固定的作用，減小微運動，從而減小痛苦，提高機械強度），從而使得可注射性得到廣泛的研究。不同的研究者采用不同的輔料，方法一是采用在固相中加入甘油磷酸鈉，在液相中加入乳酸，甘油磷酸鈉加入固相中，吸收固相中的水分，再慢慢的釋放到整個介質(zhì)中。且能使固相均勻混合。含量18％左右較佳。乳酸是一個粘性化合物，加入液相，以4％較佳，過多會發(fā)生化學反應。方法二是在固相中加入甘油磷酸鈉，在液相中加入殼聚糖。并且應注意殼聚糖的含量對可注射性的影響。當殼聚糖的含量﹤0.5%時，有好的流動性和可注射性；而當殼聚糖的含量﹥ 0.5%時，流動性減弱； 形成OCP。方法三是將甘油加入固相，甘油是一種粘性、親水性化合物，在固相中的含量以7％較佳，過多則延長凝結(jié)時間。方法四，在CPC中加入（٤—caprolactone) 具有生物相容性和生物可吸收性的聚環(huán)己內(nèi)脂。它的適宜的添加范圍是10~45%，此范圍內(nèi)注射性都相同，且有利于調(diào)節(jié)藥的加入量。 隨著磷酸鈣骨水泥性能的不斷改進，使它在不久的將來能滿足臨床使用的更高要求。 [ Last edited by zhangwj on 2008-9-24 at 14:43 ] |
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