1、由于羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HA，化學式為Ca<,10>（PO<,4>）<,6>（OH）<,2>）具有與人骨中主要無機礦物相相似的化學組成和結構，多年來一直被用作整形外科和牙科的植入材料。羥基磷灰石能誘導新骨的形成，并能與周圍骨組織形成牢固的鍵合。然而，羥基磷灰石的低斷裂強度，限制了它不能用作承重部位的骨修復材料。因此，開發(fā)和研制具有良好的力學性能和優(yōu)異的生物活性與生物相容性的復合生物材料，以滿足人體硬組織修復的需要，

2、一直是生物醫(yī)學工程領域研究的熱點和難點問題。對于生物活性復合材料而言，常常是采用常規(guī)的塑料加工工藝，將生物陶瓷用來增強聚合物基體來制備。 納米羥基磷灰石（Nano-hydroxyapatite，n-HA）增強聚酰胺66（Polyamide 66,PA66）復合材料（n-HA/PA66）是李玉寶等人近年來研發(fā)的一種新型的，可用于承重部位骨修復的復合生物材料。該復合材料中，羥基磷灰石可以以納米尺寸分布在聚合物基體中，且羥基磷灰石的含

3、量可達到65wt％。n-HA含量為62.5wt％的該復合材料的彎曲強度，拉伸強度和壓縮強度分別可達到95，79和117MPa，而人骨的彎曲強度，拉伸強度和壓縮強度分別80-100，60-120，50-140MPa，由此可見這些結果與人骨的力學性能很接近。此外，該復合材料的彈性模量為5.6GPa，也在自然骨的彈性模量（3-25GPa）范圍之內。而其它一些生物材料，如生物陶瓷和生物醫(yī)用金屬材料，它們的彈性模量為70-300GPa，遠遠高于人

4、骨的彈性模量，這些材料植入人體后常常會引起應力掩蔽效應，從而導致骨吸收和植入體的松動等問題。由此可見n-HA/PA66復合材料的力學性能與自然非常匹配。動物實驗和臨床實驗證明，該復合材料具有良好的生物活性和生物相容性，能與周圍的骨組織直接鍵合。 采用紅外光譜（IR）、X射線衍射（XRD）和差示掃描量熱儀（DSC）從分子水平上分析了納米羥基磷灰石／聚酰胺66復合生物材料中納米羥基磷灰石和聚酰胺66之間的相互作用機理。結果表明，納米

5、羥基磷灰石與聚酰胺66之間主要通過氫鍵結合，而氫鍵作用主要發(fā)生在納米羥基磷灰石的羥基和聚酰胺的仲氨基之間。氫鍵的方向性，削弱了PA66的a2結晶取向，復合材料中PA66的結晶形態(tài)主要是al晶型。納米羥基磷灰石和聚酰胺66之間的氫鍵作用，增加了成核點，起到了異相成核劑的作用，雖然加快了PA66的成核速率，但同時會使體系的粘度增加，影響PA66的有序排列而導致PA66的結晶度降低。 采用熱重分析（TG）和差示量熱法（DSC）研究了納

6、米羥基磷灰石增強聚酰胺66仿生復合材料的熱和結晶行為。DSC分析結果表明，納米羥基磷灰石的加入提高了復合材料中聚酰胺66的結晶溫度，但同時也會降低基體樹脂聚酰胺66的結晶度，其原因主要是因為復合材料中納米羥基磷灰石與聚酰胺66分子之間的氫鍵作用。隨著含量的增加，PA66的熔融峰溫向高溫方向移動，表明n-HA的加入，限制了聚酰胺66大分子鏈的運動。n-HA的加入起到了成核劑的作用，能提高PA66的結晶速率。通過Liu法測得PA66，30w

7、t％n-HA／PA66和40、wt％n-HA／PA66復合材料的非等溫動力學參數(shù)a分別為1.13到1.18，1.02到1.07，1.18到1.21，k<,(T)>值也隨相對結晶度的增加而增加。 采用萬能電子材料試驗機研究了納米羥基磷灰石的含量、生理鹽水以及羥基磷灰石的粒徑對HA/PA66復合材料力學性能的影響，并用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察了復合材料的斷面形態(tài)。結果發(fā)現(xiàn)，隨著n-HA含量的增加，n-HA/PA66復合材料的彈性

8、模量、彎曲強度、沖擊強度和壓縮強度等力學性能都有不同程度的增加。在生理鹽水中浸泡后，n-HA/PA66復合材料的機械強度有所降低，但材料的韌性增強。羥基磷灰石顆粒的大小對復合材料的力學性能影響很大，n-HA／PA66復合材料的力學性能比微米級HA與PA66復合材料的要好； 采用動態(tài)力學分析（Dynamic Mechanical Analysis，DMA）方法研究了納米羥基磷灰石增強聚酰胺66生物復合材料的動態(tài)力學性能。結果表明，

9、復合材料中納米羥基磷灰石組分的含量、生理鹽水和振動頻率對n-HA／PA66復合材料的動態(tài)力學性能和玻璃化轉變過程都有一定程度的影響。隨著納米羥基磷灰石含量的增加，其復合材料的力學損耗峰溫度移向高溫區(qū)，峰值降低；復合材料吸水后其儲能模量和損耗模量都有所降低，且玻璃化溫度向低溫區(qū)移動；振動頻率對復合材料的動態(tài)力學性能也有一定的影響，隨著振動頻率的增加，復合材料的儲能模量也有所提高。 加工工藝對結晶性聚合物基復合材料的注塑成型產(chǎn)品的結

10、晶行為和力學性能有著重要的影響。采用X射線衍射（XRD）、差示量熱分析（DSC）和常規(guī)力學性能測試等方法研究了n-HA增強PA66復合材料在不同加工條件和后處理工藝下的結晶行為和力學性能，結果表明，提高產(chǎn)品的退火溫度會降低純PA66及其復合材料中PA66的結晶峰強度。對n-HA／PA66復合材料體系而言，PA66中α晶體中主要是α2的結晶峰，α1的結晶峰基本消失；提高產(chǎn)品的注射壓力和退火溫度，PA66的結晶峰強度降低。提高復合材料的注射

11、壓力會提高材料中PA66的結晶度，而退火溫度對材料的結晶度的影響不大。復合材料的結晶行為與其力學性能之間有著緊密的聯(lián)系。 不同滅菌方法都有可能對骨修復生物材料的物理和化學性能產(chǎn)生影響。骨修復生物材料的力學性能決定了整形外科手術的短期或中長期的結果。采用IR，XRD和常規(guī)力學性能測試等方法研究了蒸汽滅菌和γ射線輻照滅菌對納米羥基磷灰石增強聚酰胺66（n-HA／PA66）復合材料的物理化學性能的影響。XRD和IR分析結果表明，兩種滅

12、菌方法都不會改變n-HA／PA66骨修復材料中兩相的功能團結構和晶體結構。蒸汽滅菌過程會降低材料的拉伸強度，楊氏模量，壓縮強度和彎曲強度，而γ射線輻照滅菌處理對材料的力學強度有一定增強作用。 將40wt％n-HA／PA66復合材料通過注塑成型工藝加工成不同型號規(guī)格的仿生椎體和椎板。利用常規(guī)電子萬能材料試驗機研究了不同設計方法對仿生椎體和椎板的力學性能的影響，并結合臨床需求優(yōu)選出了錐體和椎板的最佳設計方案。將這些材料的力學性能與人