1. 研究目的与意义（文献综述）

随着全球老龄化发展，人体硬组织替换材料的应用需求和价值不断凸显，引起了医学界、材料学术界及社会各阶层的广泛关注。常用的骨修复替代材料有医用高分子材料、医用金属材料和生物陶瓷材料。但医用高分子材料如聚乳酸有亲水性不足，容易引起炎症，机械强度不足等缺点；医用金属材料缺乏细胞识别信号，不利于细胞的黏附和生长分化。这些生物材料由于与自然骨成分完全不同，在适应性和相容性方面无法很好的满足人体的基本需求。而生物陶瓷材料则具有比较好的生物相容性，也因此受到众多学者的研究。

羟基磷灰石(hydroxyapatite，简称ha)具有与人体和动物骨骼相似的无机化学组成，由于其具有良好的生物相容性和生物活性，以及良好的骨传导性，因此作为骨植入材料，它不仅可与骨组织形成较强的化学结合，而且可以大大缩短骨愈合时间，已成为迄今为止生物相容性最好的骨替代材料或骨缺损修复最为理想的材料之一。尽管羟基磷灰石生物陶瓷材料在医学领域有着广泛的研究，并被频繁地应用于医学临床上，但ha陶瓷材料自身力学性能差、自身强度低、韧性不足等缺点。研究发现不同结晶形貌的 ha 晶体具有不同的表面特性和生物活性，并且对ha生物陶瓷材料的力学性能有着不同的影响。因此，ha形貌的可控化研究越来越受到人们的重视，希望通过对ha形貌的调控，进而达到优化ha生物陶瓷使用性能的目的。同时，为了强化骨传导性和诱导成骨，多孔ha生物陶瓷的研究和开发也受到人们广泛关注。

理想的人工骨支架材料除了满足组织工程支架材料的基本要求外，还需要具有一定的孔结构（孔隙率、孔大小、孔形态和孔连通性等）。国外学者研究发现多孔支架材料的力学性能与支架材料内部孔的取向和分布有紧密的关系，具有定向孔结构的支架材料不仅能有效提供承重骨修复所需的力学性能，而且可以诱导新骨血管再生。

常见的支架材料制备方法有：造孔剂法，有机模板法和真空冷冻干燥等。造孔剂法是利用造孔剂自身的空间和这些气体产生的孔隙形成多孔支架材料，虽然其操作简单，但是孔结构却难以控制；有机模板法是在干燥后进行高温处理，燃尽载体而形成孔隙结构。利用该方法虽然可以得到较高孔隙率和较多连通孔的支架材料，但是其形成的孔的结构受有机模板的限制，不易形成大孔和可控结构的连通孔，不利于骨组织的定向生长；真空冷冻干燥是将物料中的水分在低温下冻结，并在真空或低压下将物料中的冰晶直接升华，从而获得具有一定结构的材料。由于样品在真空或低压下冷冻干燥，环境压力小于冰晶的饱和蒸汽压，冰晶不断挥发，这样就留下了连续的固相和孔洞，从而形成多孔材料。相较于前两种制备方法，冷冻干燥法可以得到平行分布的多孔支架材料，同时可以利用不同的条件控制冰晶的生长，从而达到孔的大小和形貌的控制，并最终获得具有孔定向结构的理想支架材料。

2. 研究的基本内容与方案

目标：

本项目作为生物材料的一个应用研究项目，主要研究采用冷冻干燥法制备具有定向孔结构的羟基磷灰石（ha）多孔材料的工艺技术，以作为骨修复支架材料应用，分析冷冻制度对孔结构以及性能的影响。

基本内容：

1）ha粉末和纯晶须的制备：本实验采用均相共沉淀法合成ha颗粒，采用水热合成法制备纯晶须。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-10周：根据研究的技术路线，初步确定实验方案，并进行相关的试验研究。

第11-13周：根据结构和性能要求，制备合成目标产物，进行材料物相、微观结构及性能测试与分析。

第14-15周：完成并修改毕业论文，准备毕业答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李冀,张育敏,王志强. 骨组织工程支架材料合成技术的进展[j]. 中华创伤骨科杂志, 2011 (8):773-776.

[2] 李利娟.定向凝固和冷冻干燥制备定向多孔陶瓷[j]. 中国陶瓷,2009. 45(12): 57-60.

[3] 刘伟渊. 冷冻-凝胶成形法制备定向通孔氧化铝陶瓷[j]. 稀有金属材料与工程,2009,38 (suppl.2): 362-365.

[4] y. feng, k. wang, et al. effect of the addition of polyvinylpyrrolidone as a pore-former on microstructure and mechanical strength of porous alumina ceramics. ceramics international. 2013, 39(7): 7551-7556.