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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

生物体是非常复杂的开放体系，其内部和环境之间时刻进行着复杂的能量、物质和信息的传输和交换。因此，通过对有不同层次的各个组员极其复杂和系列化的相互作用发展而成的生物体本身进行研究，从材料科学和生命科学学科交叉的角度出发，模拟生物体的组成核相互作用，在仿生的基础上获得对生物体的修复和重建，将会成为21世纪生物科学与技术发展的一个特征。

骨修复材料的研究与开发是骨科的一个重要课题，也是生物材料中一个非常活跃的领域。在骨修复的各种复合材料中，磷酸钙材料与人体骨组织成分非常的相似，生物相容性良好，是基础材料之一，其中具有代表性的是羟基磷灰石（ha）和磷酸钙生物活性骨水泥（cpc）。

目前骨修复材料有生物活性玻璃、生物陶瓷、以及生物复合材料、pmma骨水泥等，但是这些材料仍有许多临床问题。例如：块状的生物活性玻璃和磷酸钙陶瓷太脆，不易加工到完全契合，这样导致的填充不足会拖延骨伤的愈合以及骨伤与陶瓷材料的融合。pmma骨水泥存在着弹性模量过高、聚合过程急剧放热、不可吸收等诸多缺陷,这也被认为是导致椎体临近节段再骨折,神经灼伤甚至骨坏死的主要原因。所以，在磷酸钙陶瓷基础上开发出来的磷酸钙骨水泥（cpc），在一定程度上解决了磷酸钙陶瓷面临的问题。磷酸钙骨水泥调和成膏状后能任意塑性并能与周围组织紧密结合。磷酸钙骨水泥由于这些优良特性，在研究与应用中受到了广泛的关注。从1984年brown和chow开创自固化cpc领域至今，cpc的研究日新月异，但是到目前为止，其中仍然存在许多亟待解决的问题。所以作为骨替代物，我们必须不懈努力探索必须具有与骨相近的力学性能的cpc，需要有合适的强度和韧性，包括抗压强度和抗弯抗压模量，以及拉伸性能。另一方面，作为一种生物材料，产品又必须具有生物相容性和生物活性，能够在植入体内后，再承担力学性能要求的基础上，与骨和周围组织相融合，并且能够随着组织的长入不断降解，最终为新生骨组织取代。

2. 研究的基本内容

cpc可以概述为能由一种粉体或集中粉体的混合物，通过与水或水溶液调和成膏状，随着膏状体中的晶体互相搭接而固化的材料。

固相成分：目前已经使用的磷酸钙骨水泥（cpc）中，其固相成分主要为二水磷酸氢钙（dcpd）、磷酸氢钙（dcpa）、磷酸四钙（tetcp）、磷酸三钙（tcp）、磷酸八钙（ocp）、磷酸镁钙（cmp）等粉末。由于cpc水化反应的机理是磷酸钙盐在液相中的水解反应，因此单一使用某一种磷酸钙盐都会由于其在水解过程中产生的副作用而阻碍水化的进一步进行，并在水化终产物中引入大量杂质。因此，在实际使用中，通常是挑选两种不同类型的磷酸钙盐：一种水解呈酸性；一种水解呈碱性。这样使水解反应同酸碱中和反应相伴发生，既中和了水解反应的副产物，又稳定了整个水化体系的ph值。

液相成分：cpc中的液相也称作固化剂、调和液等。它的种类比较多。出了血液外，多用含磷酸根的缓冲溶液，也有使用柠檬酸等有机酸的。也想的主要功能是促进磷酸钙盐粉末的水解，由于磷酸根的多级水解是整个体系中最为复杂的，也是对水化反应程度影响最大的，所以通过调节水化体系中的离子浓度来调节水化反应的进程。此外，作为植入材料，必须不能对人体产生太大的刺激，由于人体环境的ph在7.4左右，因而液相多为相同ph的缓冲溶液。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1、磷酸三钙的制备

本实验采用共沉淀法，将四水合硝酸钙作为ca源，磷酸氢二铵作为p源，ca/p摩尔比3/2作为配置基础。取2.24g四水合硝酸钙固体，加入25ml蒸馏水配制得到0.375mol/l钙离子溶液；分别取0.835g磷酸氢二铵及0.25g碳酸氢铵固体，加入25ml蒸馏水配制得到0.25mol/l磷酸氢二铵及0.125mol/l碳酸氢铵混合溶液；配制1mol/l氨水溶液作为ph调节剂。将上述混合溶液置于37摄氏度恒温水浴锅中，在强力搅拌下缓慢滴加钙离子溶液。滴加完成后强力搅拌1h，用氨水调节反应溶液ph至7.5，得到悬浮液。使用循环水式真空泵减压抽滤，用水喝乙醇各洗涤若干次至ph为中性，将产物置于烘箱干燥12h后在1280摄氏度高温炉中煅烧2h，获得最终产物。

4. 参考文献

【1】 陈亦平. 新型磷酸钙骨水泥的制备和性能研究. 硕士学位论文. 天津大学，2004，1

【2】 frayssinet p，gineste l，conte p，etal. short-term implantation effects of a dcpd-based calcium phosphate cement.biomaterials,1998,19(11-12):971

【3】 王欣宇，韩颖超，戴红莲，等. 多孔梯度结构羟基磷灰石仿骨材料的制备和微观形貌观测. 中国生物医学工程学报，2003，22（3）：274