生醫硫酸鈣材料含量百分比在SBF之降解率

Effect of the content of CaSO4 on the bio-degradation in SBF

俞聖洲(Sheng-Jhou Yu)

指導教授 ： 薛文景

國立臺北科技大學/工程學院/材料科學與工程研究所/碩士(2010年)

摘要

硫酸鈣（CaSO4）與磷酸鈣（TCP）兩種生醫陶瓷材料，因具有良好的生物相容性、無毒細胞性，並且為人體骨骼內主要成分，已被廣泛研究與運用於骨科及牙科等外科手術中，作為骨缺陷修補材料。
硫酸鈣植入骨缺陷處能提供骨細胞生長之養分，具有骨誘導性。但在人體內與骨組織接觸時，由於過快的吸收速度，會在骨填補處產生骨缺陷現象，不利於骨組織生長。磷酸鈣所含之鈣磷成分與人體骨骼比例相似，在人體骨骼中具有骨傳導性，適合作為骨組織生長支架。但需經過相當長的時間才能降解或不被吸收，骨導引生長速度極為緩慢。因此，藉由硫酸鈣與磷酸鈣的複合成型，製成之人體植入骨替代之材料，應可解決單一材料的不足性。
本實驗將硫酸鈣與磷酸鈣以不同重量百分比混和，水合製成複合材料。研究中，各個含量百分比下的複合材料物理性質、機械性質、降解率，及生物相容性之常數變化均加以探討，且利用SEM對複合材料進行分析。同時建立一添加具有的生物活性與生物相容性的二氧化鈦對照組，研究二氧化鈦在細胞培養中的影響。實驗並針對材料降解實驗的結果，轉換為降解趨勢數據，推導出化學反應動力機制，瞭解此生醫複合材料降解反應之步驟。
硫酸鈣與磷酸鈣生醫陶瓷材料混合成形後，機械性質及生物相容性相對於單一材料均有所提升。磷酸鈣含量在10~30wt%時，具有顆粒強化的作用，因此機械強度增加，此時孔隙度在10~15%之間。在細胞活性實驗中，磷酸鈣含量增加，細胞活性提升。此外，含有二氧化鈦能得到較好的細胞活性值，本實驗發現二氧化鈦的添加，確實可提供複合材料良好的生物相容性。

關鍵字

硫酸鈣 ； 降解率 ； 反應動力學

並列摘要

Two kinds of calcium sulfate and calcium phosphate bio-ceramics, because of excellent biocoMPatibility, non-toxic cell, and for major components of the human skeleton, has been extensively studied and used in orthopedics and dental surgery such as bone defect repair materials. Calcium sulfate is a bone induction, but the absorption rate of fast. Calcium phosphate has osteoconduction, but take a long time to be absorbed, so guided bone growth is extremely slow.
This study investigated the hydrated calcium sulfate and calcium phosphate are made of composite materials, research Physical properties, Mechanical Properties, degradation rate and biocoMPatibility of the effect, and the use of SEM, EDS, XRD analysis of the materials. The establishment a group of TiO2 added to the effects in cell culture. And for material degradation results of the experiment, the establishment kinetics of reaction equation.
The results show that the calcium sulfate and calcium phosphate compound into, When the calcium sulfate content of 70 ~ 90wt%, the mechanical strength of the best, shows that have a strengthening effect of calcium phosphate additions. Aspects of cell activity, when the calcium phosphate concentration increases, the cell activity promotion, Which contain TiO2, this group of specimens, but also get a better cell activity value, showing a high biocoMPatibility of TiO2.

並列關鍵字

Calcium Sulfate ； degradation ； Kinetics of Reaction

參考文獻

[66] 蔡明慈，不同刺激時間單脈衝電磁場對造骨細胞與骨髓細胞共同培養形成之類蝕骨細胞凋亡的影響，碩士論文，中原大學醫學工程研究所，桃園，2002

[20] 黃瓊芳,蔡政宏,歐耿良,詹宗瑾,李勝揚, “鈦經電漿處理後鈦植體表面形成奈米結構二氧化鈦層之微結構與性質,” 中華牙醫學雜誌, 1卷3期, 2005/09。

[107] 許嘉麟，”硫酸鈣之動力學硬化機制研究”，碩士論文，國立台北科技大學材料及資源工程系，台北，2005

[24] 「生物體用的陶瓷人工骨骼及其周邊」，工業技術研究院工業材料研究所編譯資料，No MR058,1983。

[105] 王焯林，”骨組織對硫酸鈣及硫酸鈣加磷酸鈣之吸收性和骨再生性比較分析研究”，碩士論文，國立成功大學醫學工程研究所，台南，2001