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在骨组织工程学中,具有球形孔结构的人工骨支架有利于细胞的生长,同时在受力时可以有效的分散应力集中而提高材料的力学性能,成为具有良好应用前景的骨植入材料。但是这类材料存在较多的闭合孔,其连通性较差,不利于细胞的深度生长以及营养与代谢物的传输,从而影响了其生物性能。 针对这一问题,本课题结合冷冻干燥法和微球造孔剂法制备具有双孔形的多孔Al2O3陶瓷,该材料包括球形孔和贯穿其中的层状孔,可以有效地提高多孔陶瓷的连通性,同时从仿生角度进行结构设计来提高其力学性能。实验从微球的含量,浆料的固体含量,内疏外密结构的设计等方面来分析各个参数对孔隙率、连通性和力学性能的影响,观察试样的宏观及微观形貌,并进行生物实验。取得以下成果: (1)当微球含量为0.6g/ml,浆料固体含量为30vol%时,可以制备形貌完整具有球形孔和层状孔的双孔形多孔Al2O3陶瓷,其总孔隙率为78.9%,开孔孔隙率为71.5%,闭孔孔隙率为7.4%,试样的连通性良好,但是抗压强度仅为9.5MPa。 (2)利用二次冷冻法制备结构仿生的内疏外密双孔形多孔Al2O3陶瓷,当外层浆料的固体含量为45vol%、内层浆料的固体含量为30vol%、微球含量为0.6g/ml、内层半径为4mm时,其总孔隙率为68.3%,开孔孔隙率为58.9%,抗压强度为31.7MPa,为细胞的生长提供高的孔隙率和适合的抗压强度。 (3)生物实验表明:当内层半径不同时,细胞吸收率随着内层半径的增大而增加,并且细胞铺展形态也有所差别。与单一球形孔,层状孔对比,具有双孔形的试样对细胞的吸收率最高,而且细胞形态铺展良好,伸出长短不一的伪足,与样品表面接触牢靠。