《两种生物陶瓷与硅橡胶复合材料的制备及物理性状比较.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《两种生物陶瓷与硅橡胶复合材料的制备及物理性状比较.pdf（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、论 著 两种生物陶瓷与硅橡胶复合材料的制备及物理性状比较 王 科, 樊东力, 张一鸣 ( 第三军医大学新桥医院整形美容外科, 重庆4 0 0 0 3 7) 摘 要: 目的 按照不同配比制备适合组织填充的新型双相生物陶瓷硅橡胶复合材料和羟基磷灰石/硅橡胶复合材料, 并对 材料物理性状进行观察。方法 共混法制备不同配比的双相生物陶瓷/硅橡胶材料和羟基磷灰石/硅橡胶复合材料, 检测双相生 物陶瓷颗粒粒径并与羟基磷灰石颗粒进行对比, 对复合材料进行扫描电镜观察。结果 制备出了双相生物陶瓷质量配比3 0、5 0、 7 0份的复合材料, 通过观察, 参照物羟基磷灰石颗粒平均粒度4 0. 2 8m, 双相生
2、物陶瓷颗粒平均粒度为5 2. 2 8m。结论 双相生 物陶瓷颗粒在复合材料内大部分粒径完整, 分布均匀, 作为生物软组织填充的理想赝复材料, 可进行下一步检测。 关键词: 双相生物陶瓷; 硅橡胶; 复合材料 中图分类号:R 3 1 8. 0 8文献标识码:A文章编号:1 6 7 1 - 8 3 4 8(2 0 0 6)1 3 - 1 1 9 2 - 0 3 P r e p a r a t i o na n do b s e r v a t i o no f t w oc o m p l e Pm a t e r i a l s,b i p h a s i cc a l c i u mp h o
3、 s p h a t e c e r a m i c(R C P) /s i l i c o n er u b b e r(Q R)a n dh y d r o P y a p a t i t e(H A) /s i l i c o n er u b b e r(Q R) WANGK e,F AND o n g - l i,ZHANGY i - m i n g (B a s ef o rP l a s t i ca n dC o s m e t i cS u r g e r y,X i n q i a oH o s p i t a l,T h i r dM i l i t a r yM e d
4、 i c a lU n i v e r s i t y,C h o n g q i n g4 0 0 0 3 7,C h i n a) A b s t r a c t:O b j e c t i v e T op r e p a r e t h ec o m p l e xm a t e r i a l su s e di nf i l l i n gp a r e n c h y m a,b i p h a s i cc a l c i u mp h o s p h a t ec e r a m i c(B C P) / s i l i c o n er u b b e r(S R)a n
5、dh y d r o x y a p a t i t e(HA) /s i l i c o n er u b b e r(S R) ,a n dt oo b s e r v et h e i rp h y s i c a lp r o p e r t i e s . M e t h o d s T om i xt h e c o m p l e xm a t e r i a l sb a s e do nd i f f e r e n tp r o p o r t i o na n dt oo b s e r v e t h e i rg r a i n,c o m p a r eb i p
6、h a s i cc a l c i u mp h o s p h a t ec e r a m i c(B C P) /s i l i - c o n er u b b e r(S R)w i t hh y d r o x y l a p a t i t e(HA) /s i l i c o n er u b b e r(S R) ,t h ed i f f e r e n tp r o p o r t i o no fc o m p l e xm a t e r i a lw i t hS EM. R e s u l t s C o m p l e xm a t e r i a l s,b
7、 i p h a s i cc a l c i u mp h o s p h a t ec e r a m i c(B C P) /s i l i c o n er u b b e r(S R) ,w e r ep r e p a r e do nd i f f e r e n tp r o p o r t i o n . T h e HA sa v e r a g eg r a n u l a r i t yw a s 4 0. 2 8m. T h eB C P s a v e r a g eg r a n u l a r i t yw a s 5 2. 2 8m. C o n c l u
8、s i o n Am a j o r i t yo f t h eg r a i no fB C P i nt h ec o m p l e xm a t e r i a l i s i n t e g r a t e d . T h ec o m p l e xm a t e r i a l c a nb er e s e a r c h e d i nn e x t e x p e r i m e n t a t i o n . K e yw o r d s:b i p h a s i cc a l c i u mp h o s p h a t ec e r a m i c;s i l i
9、 c o n er u b b e r;c o m p l e xm a t e r i a l 硅橡胶(s i l i c o n e r u b b e r,S R) 是目前临床最为常用高分子材 料, 具有良好的理化稳定性和生理惰性, 还具有疏水性、 透气性、 耐热性以及良好的工艺性能, 但其生物相容性较差。表现出极 强的疏水性, 植入人体后有轻微的异物感, 且易形成包膜 1。 而双 相 生 物 陶 瓷 (b i p h a s i cc a l c i u m p h o s p h a t ec e r a m i c, B C P) 是由羟基磷灰石(h y d r o x y l a
10、 p a t i t e,HA) 和-磷酸三钙( - t r i c a l c i u mp h o s p h a t e, - T C P) 按不同比例组成的复合材料, 可 以通过控制不同的HA/ - T C P比例来控制其降解速度, 以达 到临床应用的要求。HA与- T C P均是无机非金属生物材料 中磷灰石类最重要的材料,HA化学组成与人体骨基本一致, 但降解速度远不如其他钙磷陶瓷, 基本认为是生物非降解材 料; - T C P降解速度较快, 与组织生长速度不匹配, 二者复合可 得到降解速度可控的B C P 2,3。本次实验采用 HA/- T C P比 值为1:1的B C P颗粒与S
11、 R相复合, 观察B C P颗粒在与S R 的复合过程中的变化, 筛选出理想的B C P/S R复合物进入下一 步研究。 1 材料与方法 1. 1 实验材料 2,5 -二甲基- 2, 5 -二叔丁基过氧化己烷, 成都 晨光化 工 厂 提 供; 甲 基 乙 烯 基 胶, 成 都 晨 光 化 工 厂 提 供; C a(OH)2、C a C O3、H3P O4, 四川大学无机材料系提供; 约3 0 1 3 0m的HA颗粒成品, 四川大学生物材料工程研究中心制 备。 1. 2 设备 小型橡胶混炼机, 晨光化工研究院; 马弗炉, 成都 四川大学无机材料系;R 2 0 0 6激光粒度分析仪, 济南润之科技
12、 有限公司; 美国AMR AY1 0 0 0 - B2 0 KV扫描电镜, 第三军医大 学电镜室提供;裁片机、 真空箱、 恒温箱。 1. 3 方法 1. 3. 1 B C P颗粒的制备 中和法制备含C O 3 2 -的HA/- T C P粉末, 反应温度为8 0, 反应最终 p H 值控制为7。反应 完全后, 过滤、 沉淀物在8 0干燥得到前驱体, 将干燥后的前 驱体粉末、 硬脂酸、 4%的聚乙烯醇溶液( 粘结剂) 按一定比例混 合均匀,7MP a压 力 下 压 制 成 坯, 将 素 坯 在8 0烘 干, 并 在 2 0 0碳化, 最后在马弗炉中烧结, 烧结工艺为9 0 0, 保温2 h 后冷
13、却。研磨并过筛出4 01 5 0 m的颗粒( 该步骤与成都四 川大学无机材料系合作完成) 。 1. 3. 2 B C P颗粒的粒径检测 将B C P颗粒置入激光粒度分 析仪, 分散介质采用蒸馏水, 分散剂采用乙醇, 遮光比1 0. 8 6 7, 超声时间: 1 8 0(s) , 拟合系数0. 7 8 6。 1. 3. 3 HA陶瓷颗粒的粒径检测 方法同上。 1. 3. 4 共混法制备B C P /S R复合物 采用甲基乙烯硅生胶经 处理后的基胶在硫化作用阶段加入不同比例的B C P颗粒, 交 联剂选择2, 5 -二甲基- 2,5 -二叔丁基过氧化己烷(D B PMH) , 在 小型开放式炼胶机
14、中复合均匀, 在1 7 0、 相对湿度为(5 0 5)%条 件 下 倒 入 固 化 平 板 模 具 (1 2 0 mm8 0 0 mm3 mm) , 1 0 m i n后置入真空泵, 在-0. 1MP a状态下维持2 0 m i n, 置恒温 箱7 0固化1. 5 h后选择表面平整、 无缺陷和损伤、 无明显杂 质的标本进行下一步测试。二者比例选择B C P为3 0( 质量比 2 3%) 、5 0( 质量比3 3. 3%) 、7 0份( 质量比4 1%) 。 1. 3. 5 共混法制备HA/S R复合物 方法同上。 1. 3. K 光镜、 扫描电镜对其内部形貌进行观察。 2 结 果 HA颗粒经激
15、光粒度分析仪测定粒度分布结果, 见图1, 2911 重庆医学2 0 0 6年7月第3 5卷第1 3期 B C P颗粒经激光粒度分析仪测定粒度分布结果见图2, 二者粒 度分析数据对比, 见表1。 表1 B C P、HA颗粒粒度分析数据对比表 名称 D 1 0( m) D 5 0( m) D 9 0( m) D 3( m) D 9 7( m) D a v( m) HA8. 2 83 7. 5 41 1 7. 9 55. 0 41 5 9. 8 15 2. 2 8 B C P9. 0 43 1. 6 88 3. 9 75. 9 51 1 1. 9 64 0. 2 8 图1 HA颗粒粒度分布图 图2
16、B C P颗粒粒度分布图 B C P颗粒见图3, 纯S R、HA/S R、B C P/S R复合物照片见 图46,S EM照片见图79(3种质量分数的B C P/S R复合物 镜下图片相似, 仅贴1张) 。 图3 B C P颗粒 图4 纯S R 图5 HA/S R复合材料 图6 B C P/S R复合材料 图7 纯S R 图3可见B C P颗粒为纯白色球形颗粒, 颗粒粒度大小均 匀, 饱满, 无明显脆裂, 无杂质, 压之不易碎。图4可见纯S R 为淡黄色半透明的块状固体, 柔软, 弹性好, 肉眼可见S R内含 少量微小气泡, 疑为炼胶 过 程 中 排 气 不 彻 底 所 致。图5为 HA/S
17、R复合材料, 淡黄色不透明块状固体, 比纯S R稍硬, 弹 性稍差, 肉眼可见S R内均匀分布有HA白色颗粒, 颗粒大小 较复合前稍小, 有部分颗粒有脆裂。图6为B C P/S R复合材 料, 淡黄色不透明块状固体,B C P含量越高颜色越接近黄色, 固体性质与HA/S R相似, 弹性比S R稍差, 肉眼可见均匀分布 的B C P颗粒, 随B C P含量的增多颗粒越密集, 颗粒比复合前 3911 重庆医学2 0 0 6年7月第3 5卷第1 3期 变小, 有部分颗粒脆裂成更小的粉末状。图7为纯S R电镜图 片( 均为1 0 0倍) , 内含少量气泡与少量杂质。图8为HA/S R 复合材料电镜图,
18、 可见硅橡胶内均匀分布的HA颗粒, 颗粒最 小1 0m的孔隙 内缓慢长入,1 0 m生长困难, 复合材料中B C P、HA颗粒均 达到此标准, 钙磷陶瓷降解后组织应能长入, 可进行下一步研 究。 文献报道, 不同的烧结过程和烧结温度对钙磷陶瓷材料的 抗压强度 有 较 大 影 响 5, 例 如, 3 h内 线 性 升 温 至 最 高 温 度 9 0 0, 保温13 h, 随炉冷却, 钙磷陶瓷的抗压强度1. 9 1 0 5P a; 而4 h内线性升温至最高温度11 0 0, 保温13 h, 随 炉冷却, 钙磷陶瓷的抗压强度7. 8 41 0 5P a; 4 h内线性升温 至最高温度11 0 0,
19、然后冷却至9 0 0保温0. 5 h以上, 钙磷 陶瓷的抗压强度还有较大提高 6。本实验采用的双相生物陶 瓷烧结温度为9 0 0, 保温2 h, 抗压强度未能达到理想要求, 故 在与S R混炼过程中, 发生了少量B C P颗粒碎裂的现象, 而 HA的烧结温度据查为9 0 0, 随炉冷却, 抗压强度则更低。由 此, 我 们 得 出: 制 作B C P/S R复 合 材 料,B C P烧 结 温 度 以 11 0 0左右为佳, 但不得超过12 0 0, 因为过高的烧结温度 会使部分- T C P转变为 - T C P, 从而影响材料的组成和性能。 物理化学、 机械学和形态学定性是医用材料的基本评价
20、内 容之一 7, 我们本次试验, 制作与筛选出了 B C P/S R、HA/S R 两种新型复合材料, 可进入下一步的生物力学以及临床运用研 究与检测。 参考文献: 1E r l i c h MA,P a r h i s c a rA. N a s a ld o r s a la u g m e n t a t i o nw i t h s i l i c o n e i m p l a n t sJ. F a c i a lP l a s tS u r g,2 0 0 3,1 9(4) :3 2 5 2B o i xD,G a u t h i e rO,G u i c h e u xJ,e
21、ta l .A l v e o l a rb o n er e - g e n e r a t i o nf o ri mm e d i a t ei m p l a n tp l a c e m e n tu s i n ga ni n - j e c t a b l eb o n es u b s t i t u t e:a ne x p e r i m e n t a ls t u d yi nd o g s J. P e r i o d o n t o l o g y, 2 0 0 4,7 5(5) :6 6 3 3R o c h e tN,L o u b a tA,L a u g i
22、 e rJ P,e ta l .M o d i f i c a t i o no f g e n ee x p r e s s i o ni n d u c e di nh u m a no s t e o g e n i ca n do s t e o - s a r c o m ac e l l sb yc u l t u r eo nab i p h a s i cc a l c i u mp h o s p h a t e b o n es u b s t i t u t eJ. B o n e,2 0 0 3,3 2(6) :6 0 2 4 邹丽剑, 朱 昌.硅橡胶在美容整形应用中的并发症及其 预防实用J.美容整形外科杂志, 1 9 9 9,1 0(5) :2 7 3 5 傅小妮, 季金苟, 冉均国, 等.双相钙磷生物陶瓷研究进 展 J.化工进展2 0 0 4,2 3(2) :1 5 8 6 王近军, 朱建业, 郑岳华, 等.羟基磷灰石粉料的合成J. 中国陶瓷, 1 9 9 4,4:1 2 7 黄文, 时德.犬G o r e - t e x人工血管移植后的超微结构观 察J.重庆医学, 2 0 0 3,3 2(2) :1 5 5 4911 重庆医学2 0 0 6年7月第3 5卷第1 3期