Preparation and Biomechanics of High-performance Artificial Bones Containing

高性能人工骨的制备及其生物力学

基本信息

  • 批准号:
    09680851
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1999
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Novel biomaterials for application to artificial bone with modulus of elasticity close to that of natural bone were prepared using bioresorbable poly-L-lactic acid (PLA) and high strength β-Ca(POィイD23ィエD2)ィイD22ィエD2 fibers (CPF) treated with dilune NaOH solution. PLA dissolved by using methylene chloride was mixed with the fibers. After drying the mixture, it was hot-pressed uniaxially under a pressure of 40 MPa at 180℃, resulting in fabrication of a PLA-composite containing CPF. Almost no degradation in the bending strength was observed even when a large amount of the fibers (【approximately equal】50 wt%) was introduced, and the modulus of elasticity was increased effectively with increasing the fiber content. The PLA-composite with modulus of elasticity of >5 GPa similar to that of natural bone was found to be prepared when the fiber content was over 35 wt%. The bending test of the composites showed that very high energy is consumed for their fracture and that the fracture proceeds ste … More p by step, even beyond the maximum stress.After the PLA sample was soaked in simulated body fluid (SBF) for 90 days, the maximum stress was decreased extremely and the specimen showed typical brittle fracture similar to that of conventional ceramics. Hardening originated from hydrolysis of PLA is supported to suppress degradation of the materials in modulus of elasticity, although the maximum stresses are decreased. The PLA-composite containing 35% CPF showed the characteristic fracture pattern even after the soaking for 90 days in control to that PLA. Hydrolysis of PLA induces serious degradation in the composite would be also converted into a brittic material by the soaking in SBF as well as the PLA sample without CPF. However, since CPF in the composite can share an applied load successfully, the material shows non-catastrophic fracture even after the soaking. Hybridization of CPF into PLA as a matrix phase has great advantages that modulus of elasticity is improved to the value close to that of natural bone and that degradation of the material in toughness in a wet environment is relatively restricted. The mechanical properties of the PLA composites are expected to meet the biomechanical requirements of some applications such as bone plates or temporary internal fixation of bones broken damaged. Less
使用生物可吸收的聚-l-乳酸酸(PLA)和高强度β-CA(POII D23 D2)II D22 D2纤维(CPF)用稀有的生物可吸收性聚乳酸(PLA)(CPF)制备了新型生物材料,用于具有接近天然骨骼的模质的人造骨骼。使用二氯甲烷溶解的PLA与纤维混合。干燥混合物后,在180℃的40 MPa压力下单轴粘合,导致含有CPF的PLA复合材料的制造。即使引入了大量的纤维([大约相等] 50 wt%),并且弹性的模量随着纤维含量的增加而有效增加,几乎没有观察到弯曲强度的降解。当纤维含量超过35 wt%时,发现具有> 5 GPA的模量的PLA复合材料与天然骨相似。复合材料的弯曲测试表明,骨折的能量非常高,骨折进行了……逐步进行的裂缝,甚至超出了最大压力。在模拟体液(SBF)中浸泡了90天的PLA样品后,最大的压力持续了,最大的压力得到了极大的改善,并且标本极高,并且具有与常规ceramics类似的典型脆性液体。支持PLA水解的原始原始,以抑制弹性模量中材料的降解,尽管最大应力降低。含有35%CPF的PLA复合材料即使在浸泡90天后,也显示出特征性断裂模式。 PLA的水解诱导复合材料中的严重降解也将通过SBF中的SBF以及没有CPF的PLA样品转化为Brittic材料。但是,由于复合材料中的CPF可以成功共享施加的载荷,因此即使在浸泡后,材料也会显示出非胃裂缝。 CPF作为基质阶段的杂交具有很大的优势,即弹性的模量被改善到接近天然骨的值,并且在湿环境中材料在韧性中的降解受到相对限制。 PLA组合物的机械性能有望满足某些应用的生物力学要求,例如骨板或骨骼损坏的骨骼的临时内固定。较少的

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Kasuga,et al.: "New Calcium Phosphate Glass-Ceramics Prepared by Crystallization and Sintering of Glass Pouders" Proceedings of 18th International Congress on Glass. E4. 31-36 (1998)
T.Kasuga等人:“通过玻璃粉结晶和烧结制备新型磷酸钙玻璃陶瓷”第18届国际玻璃大会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Kasuga,et al.: "Preparation of polylactic acid composites containing β-Ca(PO_3)_2 fibers"J.Mater.Res.. 14. 418-424 (1999)
T. Kasuga 等人:“含有 β-Ca(PO_3)_2 纤维的聚乳酸复合材料的制备”J. Mater. 14. 418-424 (1999)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Toshihiko Kasuga, Yoshio Ota, Masayuki Nogami, and Yoshihiro Abe: "Surface Modification of Calcium Metaphosphate Fibers"J. Mater. Sci. : Mater Med.. 11 (in press). (2000)
Toshihiko Kasuga、Yoshio Ota、Masayuki Nogami 和 Yoshihiro Abe:“偏磷酸钙纤维的表面改性”J。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T. Kasuga, 他: "Surface modification of calcium metaphosphate fibers"J. Mater. Sci. : Mater. Med.. 11(印刷中). (2000)
T. Kasuga 等人:“偏磷酸钙纤维的表面改性”J. Mater. :Mater. 11(出版中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Kasuga,et al.: "Novel Polylactic Acid Composites containing β-Ca(PO_3)_2 Fibers" Proceedings of 11th International Symposium on Ceramics in Medicine. 145-148 (1998)
T. Kasuga 等人:“含有 β-Ca(PO_3)_2 纤维的新型聚乳酸复合材料”第 11 届国际医学陶瓷研讨会论文集 145-148 (1998)。
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