用于骨修复中可降解生物陶瓷的制备与性能优化

赵越; 赵一楠; 许燕; 陈宇彤; 印治涛; 晁坚; 周建平

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (6) : 82 -92.

赵越, 赵一楠, 许燕, 陈宇彤, 印治涛, 晁坚, 周建平

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摘要

针对骨修复应用中硅酸钙存在机械强度不足的问题，通过化学沉淀法，制备了一种掺镁硅酸钙陶瓷材料，并构建了兼具良好机械强度和生物相容性的骨修复支架。首先，向硅酸钙粉体中引入不同质量分数的镁粉末颗粒，并改变镁与硅酸钙粉体的掺杂比例，通过球磨、脱脂烧结等工艺制备掺镁硅酸钙陶瓷材料；然后，采用3D打印数字光处理技术(DLP),打印内、外直径分别为2.8 mm和5 mm,高度为6 mm的空心圆柱，构建用于骨修复的骨支架；最后，采用力学实验、CCK-8细胞增殖检测和碱性磷酸酶检测(ALP),探究镁掺杂量对可降解生物陶瓷抗压强度和生物相容性的影响规律。实验结果表明：所构建掺镁硅酸钙支架的弹性模量为94～110 MPa,是硅酸钙支架弹性模量(33 MPa)的2.85～3.33倍；掺镁质量分数分别为5%和10%的掺镁硅酸钙支架细胞存活率为94%～97%,具有良好的生物相容性；掺镁质量分数分别为15%和20%的掺镁硅酸钙支架细胞存活率均低于70%,不利于细胞增殖；当掺镁质量分数为10%、烧结温度为1 000℃时，掺镁硅酸钙支架兼具最佳的力学性能和生物相容性。