·64· 北京科技大学学报 2006年第1期 后，采用自制装置进行动态循环实验，采取真空 失重所致. 隔绝、添加防腐剂和过滤细菌等措施防止试样和 50m 溶液发霉变质，浸泡不同时间，取出试样进行分析 40F 测试. 是30 1.4失重率测试 将不同浸泡时间的PHBV/生物活性陶瓷复 PHBV/TCP /PHBV/HA 合支架材料取出，经去离子水反复浸泡洗涤和干 10 PHBV/BG 燥后，用Sartous型高精密度电子天平（北京赛多 10 2030 4050 利斯天平有限公司生产)称重并计算其失重率8 浸泡天数d =(m0-m)/mo×100%,其中m0和m分别为 图1复合材料的失置率随时间的变化 浸泡前后的质量， Fig.1 Changes of weight loss of complex scaffolds immersed in 1.5分析测试 SBF solution for different time 采用Philips SL-30F1G型扫描电子显微镜 2.2在模拟生理溶液中反应后的表面形貌比较 对浸泡前后支架试样的表面形貌进行观察，并摄 具有骨生物活性的无机陶瓷材料在生理环境 电镜照片；采用美国Nicolet公司生产的Avatar 中通过与体液发生一系列离子交换和化学沉积反 型傅里叶变换红外光谱仪对浸泡前后的试样进行 应，可在表面形成类骨碳酸羟基磷灰石晶体，与宿 红外漫反射光谱分析；采用D/max-mA型X射 主骨组织发生化学键合，并具有诱导骨组织形成 线衍射仪进行XRD分析， 的作用.为了研究BG,TCP,HA等生物活性材 2结果与讨论 料与PHBV复合后是否仍具有上述的生物活性 反应，系统考察了PHBV/BG,PHBV/TCP和 2.1复合支架的体外降解失重比较 PHBV/HA复合支架在模拟生理溶液中浸泡后表 图1是PHBV/BG、PHBV/HA和PHBV/B- 面形貌和结构的变化， TCP三种多孔支架复合材料在SBF溶液中浸泡 图2是PHBV/BG在SBF溶液中浸泡不同 不同时间的失重率变化曲线.在浸泡初期这几种 时间的扫描电镜照片.浸泡前，BG颗粒粘附或镶 复合材料失重速率基本上相同.但随着浸泡时间 嵌在PHBV孔壁上，支架的多孔网状结构清晰可 的延长，PHBV/BG复合支架材料的失重缓慢增 见（图2(a).PHBV/BG在SBF溶液中浸泡24h 加；而PHBV/TCP和PHBV/HA支架材料失重 后，BG颗粒开始出现外延生长的晶簇，粗糙度变 速率则有较大的增加，明显大于PHBV/BG.复合 大（图2(b).随着浸泡时间的增加，BG表面生 支架材料的失重与PHBV的降解反应有关，PH- 长的颗粒数目增多，出现呈菜花状或蘑菇形的晶 BV在生理环境中通过水解反应而降解，降解产 簇：且随着时间的延长，其直径变大，72h后外延 物为羟基丁酸、羟基戊酸等小分子有机酸，导致的 生长的球形晶簇直径可达1.2m(见图2(c).浸 质量损失和相对分子质量下降13].这些酸性降 泡7d后，BG表面的晶簇足够大，晶簇之间相互 解产物使徽环境pH值下降，可以促进PHBV的 接触，融合成板状，在PHBV表面的逐渐覆盖一 进一步降解14].本研究室前期研究得知，PHBV/ 层粗糙的生物矿化物（图2(d). BG的降解速率低于纯PHBV,这是由于BG与 PHBV/BG,PHBV/TCP和PHBV/HA三种 SBF溶液的离子交换反应可释放出OH,与 复合支架浸泡前无机生物活性陶瓷都分散得比较 PHBV水解产生小分子有机酸中和，使SBF溶液 均匀，颗粒轮廓清晰，界线明显，而在模拟生理溶 的pH值升高，从而减缓了PHBV的降解.TCP 液中浸泡44h的扫描电镜照片见图3.从图中可 和HA也可在溶液中释放OH,但PHBV与HA 以看出，PHBV/BG和PHBV/TCP在SBF溶液中 和TCP复合后支架的失重率却明显增加，因而认 浸泡后，表面无机粒子原来的清晰边界逐渐变得 为此时复合材料的失重率不仅仅反映了PHBV 模糊，形成晶簇或者融合连一片（图3(a),(b), 的降解，而且与复合支架在SBF溶液中的生物活 可以认为这是复合支架表面形成了矿化沉积物的 性反应有关.PHBV/BG的失重率增加缓慢，是 结果.从矿化沉积物的形状和晶簇尺寸来看， 因为其在模拟生理溶液中有较大的生物活性反 PHBV/TCP的生物矿化反应程度明显低于PH 应，表面形成矿化沉积物，掩盖了PHBV的降解 BV/BG.PHBV/HA在SBF溶液中浸泡后，表面北 京 科 技 大 学 学 报 年第 一期 失重所致 水哥间碧 后 ， 采用 自制装置 进 行 动 态循 环 实验 采取 真 空 隔绝 、 添 加 防腐剂 和 过滤 细 菌等措施 防止试样 和 溶液发霉变质 ， 浸泡不 同时 间 ， 取 出试样进行分析 测试 失重率测试 将不 同浸 泡 时 间的 生 物 活 性 陶瓷 复 合支架材料取 出 ， 经 去 离子 水 反 复浸 泡 洗 涤和 干 燥后 ， 用 型 高精密度 电子 天 平 北 京赛多 利斯天平有限 公司 生 产 称重并 计算其失重 率 占 。 一 。 ， 其 中 。 和 分 别 为 浸泡前后 的质量 分析测试 采用 一 型 扫 描 电子 显 微镜 对浸泡前后支架试 样 的表面形 貌进行观察 ， 并摄 电镜照 片 采 用 美 国 公 司 生 产 的 型 傅里 叶变换红外光谱仪对浸泡前后 的试样进行 红外漫 反 射 光谱分析 采 用 一 山 型 射 线衍射仪进行 分析 结果与讨论 复合支架的体外降解失重比较 图 是 、 和 月 三种多孔 支 架复合材 料在 溶液 中浸 泡 不 同时 间的失重率变化 曲线 在浸 泡初期这 几种 复合材料失重速率基本上 相同 但随着浸泡时 间 的延长 ， 复 合支架材 料 的失 重 缓 慢 增 加 而 和 支 架材 料 失重 速率则有较大 的增加 ， 明显大于 复合 支架材料的失 重 与 的降解反 应 有 关 ， 在生理 环 境 中通 过 水 解反 应 而 降解 ， 降解 产 物为轻基 丁酸 、 轻基戊酸等小分子有机 酸 ， 导致 的 质量 损 失 和 相 对 分子质量下 降〔 ‘ 这 些 酸性 降 解 产物使微环 境 值下 降 ， 可 以促进 的 进一步降解 ’ 〕 本研 究室前期研 究得 知 ， 的 降解 速 率 低 于 纯 ， 这 是 由于 与 溶 液 的 离 子 交 换 反 应 可 释 放 出 一 ， 与 水解产生 小分子 有 机 酸 中和 ， 使 溶液 的 值升高 ， 从 而 减缓 了 的 降解 和 也 可在溶液 中释放 一 ， 但 与 和 复合后 支架的失重率却明显增 加 ， 因而认 为此时 复 合材 料 的 失 重 率 不 仅 仅 反 映 了 的降解 ， 而且与复合支架在 溶 液 中的生 物活 性 反 应 有关 的 失 重率 增 加 缓 慢 ， 是 因为其在模拟 生 理 溶 液 中有较 大 的 生 物 活 性 反 应 ， 表面形 成 矿 化 沉 积 物 ， 掩 盖 了 的 降解 浸泡天数 图 复合材料的失皿率随时间的变化 韶 沙 兹 邝 。 即 口 伪 代川 在模拟生理溶液中反应后 的表面形貌比较 具有骨生物活性 的无机 陶瓷材料在生理 环境 ， 创， 中通过 与体液发生一 系列离子交换和 化学 沉积 反 应 ， 可在表面形成类骨碳酸轻基磷灰石 晶体 ， 与宿 主骨组织发生 化学键 合 ， 并 具 有诱 导 骨 组 织 形 成 的作用 为了研 究 ， ， 等生物活性材 料与 复合后 是 否 仍具 有 上 述 的生 物 活性 反 应 ， 系 统 考 察 了 ， 和 复合支架在模拟 生理 溶 液 中浸 泡 后 表 面形 貌和 结构 的变化 图 是 在 溶液 中浸 泡 不 同 时间的扫描 电镜照 片 浸泡前 ， 颗粒粘 附或镶 嵌在 孔壁上 ， 支架的 多孔 网状 结构清晰可 见 图 在 溶液 中浸泡 后 ， 颗粒开始 出现 外 延生 长 的晶簇 ， 粗糙度变 大 图 随 着 浸 泡 时 间的增 加 ， 表 面 生 长的颗粒数 目增 多 ， 出现 呈 菜花 状 或 蘑 菇形 的 晶 簇 且随着时 间的 延 长 ， 其直径变大 ， 后 外 延 生长 的球形晶簇直径可达 拌 见 图 。 ” 浸 泡 后 ， 表 面 的 晶簇足 够大 ， 晶簇之 间相 互 接触 ， 融 合成板 状 ， 在 表 面 的逐 渐覆 盖 一 层粗糙的生物矿化物 图 ， 和 三 种 复合支架浸泡前无机生物活性陶瓷都分散得 比较 均 匀 ， 颗 粒轮廓清晰 ， 界 线明显 ， 而 在模拟 生理溶 液 中浸泡 的扫描 电镜照 片见 图 从 图中可 以看 出 ， 和 在 溶液 中 浸泡后 ， 表 面无 机粒子原 来 的清晰边 界 逐 渐变得 模糊 ， 形成 晶簇 或者融 合连 一 片 图 ， ， 可 以认为这是复合支架表面形成 了矿 化沉积物 的 结果 从 矿 化 沉 积 物 的 形 状 和 晶 簇 尺 寸 来 看 ， 的生 物矿 化反 应 程 度 明显 低 于 在 溶液 中浸 泡后 ， 表面