黄原胶对磷酸钙骨水泥性能的影响，目前惟一既能自行固化又能产生骨传导效果的骨骼 修复材料.虽然CPC具有随意塑形、使用方便等优点， 但其固化时过多的滲血或渗液会溶解调和物。为克服 这•缺点，可通过复合各种有机物对S前的CPC进行 改进[1-21。
黄原胶是一种水溶性生物高分子聚合物，在医学 和药学中用作增稠剂和稳定剂。本实验考察了高分子多糖黄原胶在酸、碱2种液相下对磷酸钙骨水泥抗冲刷 性官^&凝结时间、抗压强度、水化产物等的影响。
2实验过程
2.1 CPC粉末的制备
磷酸三钙的制备是将磷酸氢钙和碳酸钙按摩尔 比2:]充分混合，黄原胶对磷酸钙骨水泥性能的影响，在130CTC保温2h后迅速取出，在空 气中急冷，球磨lh,均过筛孔58uni的筛。磷酸四钙 的制备是将磷酸氢钙和碳酸钙按摩尔比1:]充分混合 均匀，在1450°C保温6h,球磨30O11IU 2.2性能测试
固化液组成见表1。固体粉料由a-磷酸三钙和磷 酸四钙按摩尔比2:1均勻混合，按液固质量比1/2加 入到液相中，混合后迅速填充到模具中。测试其固化 性能和岡化后的抗压强度、物相组成及显微结构。 凝结时间采用吉尔摩(Gilmore)针测试['试样置
子37°C，100%湿度环境中，自加水时起，至试针沉 入浆体不超过111«11时> 所需时间为凝结时间。
试样抗压强度采用英国Testisetric公司 M350-20KNCX材料力学实验机检测，施加荷载速度 为J mm / min。混合后的样品迅速填充到6mm xl2mm的模具中，并放在37’C, 100%湿度下养护lh, 然后从模具中取出放入水中，4幼后将样品从水中取 出，用滤纸吸干样品表面水分，测抗压强度^
表1固化液的组成
Table 1 Composition of setting Liquids41
NO, S?DD**j w/°/〇 Citric acid, cy/% Xanthan gum, <w/%
]12--
212-0.5
31215-
41215v 〇.5
*The content of SPDD and citric acid is based on the liquid phase, while the content of xanthan gum is based on the solid phase. **SPDD: sodium phosphate dibasic dedocahydrate (Na2HP〇4 12H,0)
收稿日期：2004-10-14
基金项目：天津市基础研究重点项M资助（F104013),周家0然基金资助（50273026)
作者简介：李旭，男，1979年生，硕士，天津大学材料学院，天泮300072,电话：022-27402176
做完抗压强度的样品在烘箱中烘千后，一部分用 研鉢磨细，采用Rigaku D/Max 2500V/PC X射线衍射 伩进行物相分析。另一部分取其断面，采用PHILLPS XL30环境扫描电子显微镜观察其显微结构。
样品的抗冲刷性能采用试样在水中振动情况下 的保型能力来评估[4]。样品混合好后，考虑到样品凝 结时间的差异和粘稠度及成型能力的不同，1至4号 样品分别在40min，20min，20min，lOmin后用手做 成球型并放入蒸馏水中，考察其抗冲刷性能。如果样 品的球型在溶液中没有明显的溃散变形，那么就认为 该样品通过了抗冲刷性能测试=
3结果及讨论
3.1凝结时间与强度
表2列出了骨水泥的凝结时间和抗压强度的数 值。柠檬酸对凝结时间的缩短起到了决定作用。由于 CPC粉末中磷酸四钙为碱性物质，酸性固化液促进了 样品的凝结。同时磷酸四钙在酸性固化液中迅速反应， 易生成粗颗粒物，使所形成的骨水泥结构不够致密， 空隙大，不易生成均一的网状结构[51。另一方面，可 能与柠檬酸的含量较低有关，Sumita指出酸的质量含 量在25%~55%为最好，如果低于25%则得不到期望的 强度[6]; 丫〇1«^311^等[7]的实验也证明了同样观点。
在表2中3和4的对比中，黄原胶的加入缩短了 终凝时间。与黄原胶降低了水的流动性有关=
表2骨水泥的凝结时间和强度 Table 2 Setting time and strength of bone cements
NO.Initial setting time/minFinal setting time/minCompressive strength /MPa, Mean (SD)
J>60-5.06(1.20)
2>60-4.38(0.77)
312350.63(0.05)
411250.68(0.02)
3.2 X射线分析
图1是4神样_品水化产物的X射线衍射图谱。4 种样品水化产物中均有羟基磷灰石，但酸性固化液的 3, 4的产物比碱性固化液的1, 2的产物多了磷酸钙。 对于碱性固化液，产物几乎全为羟基磷灰石，其反应 方程式可写为：
2Ca3(P04)2 + Ca4(P04)20 + H20 -2Ca5(P04)3(〇H)(1)
对于酸性固化液，其产物屮有磷酸三钙而没有磷 酸四钙。混合后，黄原胶对磷酸钙骨水泥性能的影响，柠檬酸首先与钙发生螯合，再发生 磷酸四钙的水解反应，而磷酸三钙的水解要慢于磷酸 四钙的水解，所以在产物中有磷酸¥钙存在[7]。磷酸 四钙水解反应方程式可写为：
3Ca4(P〇4)2〇 + 3H20 — 2Ca5(P〇4)3(〇H) +
2Ca(OH)3(2)
分别对比图1中1和2, 3和4的谱图，基本没有 差别，说明黄原胶对骨水泥固化产物在短期内没有影
响。
3.3扫描电镜分析
图2是4种样品水化后的扫描电子显微镜图片。
可以看出，黄原胶对水泥固化后的形貌没有明显影响。' 由图2a，图2b可见采用碱性固化液的样品水化产物 表面有晶须生长，但晶须之间没有很好地相互交叉，
且堆积松散有较大空隙，只会形成轻微的网状结构，
不会有较高的强度。
由图2c,图2d可见采用酸性固化液的样品水化 产物表面较光滑，晶粒之间类似凝胶状物质估计为柠 檬酸与钙的螯合物，它难以提供有力的联结，比图2a，
图2b的堆积还松散，晶粒之间没有明显的结合。
3.4骨水泥抗冲刷性能的分析
图3为样品放入水中30miti后经振动的照片-1 号和3号样品的己经有明显的溃散，且有较多溶出物;
而2号和4号样品球型基本没有变化。
图3样品做成球型放入水中30min后振动的照片 Fig,3 Photos of sampk balls immersed in water after 30miti with Agitation:(a)l sauip]€f (b)2 sample, (c)3 sample, and (d) 4 sample
黄原胶-级结构具有类似纤维素的聚々-1,4-吡喃 型葡萄糖的主链以及含糖的侧链(如丙酮酸和乙酸基 团)，二级结构是侧链绕主链骨架反向缠绕，通过氢键 维系形成棒状双螺旋结构；黄原胶对磷酸钙骨水泥性能的影响，三级结构是棒状双螺旋结 构间靠微弱的非共价键结合形成的螺旋复合体^
在水溶液中，黄原胶分子十分舒展，其双螺旋网 状结构可以有效地吸附反应物和产物，提高黏附在其 上的水化产物的抗冲刷性能。另外，由于黄原胶分子 的侧链带有负电荷，具有很強的结合阳离子的能力， 它们与反应物和产物中钙离子等阳离子的结合也使其 有较强的抗冲刷性能。在pH= 1.5〜13范围内，其溶液 不受pH值变化的影响。所以在酸碱两种溶液情况下， 均能使样品有很好的抗冲刷性能。
4结论
黄原胶提高骨水泥的抗冲刷性能。在酸性条件下， 黄原胶缩短终凝时间，但黄原胶在本实验的条件下， 对骨水泥的初凝、显微形貌、抗压强度和水化产物基 本没有明显影响。
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