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有机硅橡胶羟基磷灰石复合材料的制备及其性能研究
摘要：
有机硅橡胶和羟基磷灰石是常用的生物医用材料，在非常多的医疗设备中使用。为了更好的满足生物医学领域的需要，本文通过将有机硅橡胶与羟基磷灰石复合制备出一种新型的生物医用材料，并对其性能进行了研究。结果表明，在一定的条件下，制备出的复合材料具有较好的力学性能、生物相容性、耐腐蚀性和生物可降解性等特点。这将为生物医学应用领域提供新的材料选择。
关键词：有机硅橡胶、羟基磷灰石、复合材料、力学性能、生物相容性
1.引言
有机硅橡胶（OrganosiliconRubber）是目前广泛应用于工业和生物医用领域的一种高性能弹性体材料。羟基磷灰石（Hydroxyapatite）是一种与人体骨骼组织相似的无机生物材料，因其良好的生物相容性，被广泛应用于骨修复、牙科修复等医疗领域。将有机硅橡胶与羟基磷灰石复合可综合两种材料的优点，为生物医用领域提供一种新的材料选择。本文将有机硅橡胶和羟基磷灰石复合制备，并对其力学性能、生物相容性、耐腐蚀性和生物可降解性进行研究。
2.实验
2.1材料
有机硅橡胶（品牌：SILRESH62）由德国WACKER公司提供，羟基磷灰石（品牌：Nano-HA）由国内材料公司提供。其它试剂和溶剂均为实验室常用试剂和溶剂。
2.2制备复合材料
将有机硅橡胶按照质量比例（5：1）加入到60ml的异丙醇中，边搅拌，边加入适量的Nano-HA（质量比为1%、5%、10%、15%），然后继续在室温下搅拌2h，直至混合均匀。最后，用真空泵泵除气泡，将复合材料倒入预先制备好的模具中，然后放入恒温箱中，在常压条件下固化24h。固化后，样品从模具中取出后，再在干燥箱中干燥24h，得到复合材料。
2.3性能测试
（1）力学性能测试：采用万能试验机，测定样品的拉伸强度和弹性模量。
（2）生物相容性测试：选用细胞培养技术，将不同组合的复合材料置入培养皿中，观察细胞的贴附和增殖情况，观察细胞对复合材料的影响。
（3）耐腐蚀性测试：在不同浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，放入复合材料样品，观察样品的尺寸和形状是否发生变化。
（4）生物可降解性测试：将不同浓度的复合材料置入模拟生物体内环境中，通过一定的时间，观察复合材料的降解情况和变化。
3.结果和分析
3.1复合材料的制备
将有机硅橡胶和羟基磷灰石复合制备出了新型的生物医用材料（图1）。在生产工艺的控制下，复合材料的加工和成型表现出良好的可适应性和工作性能，能够满足不同形状和结构的要求。
图1复合材料的形貌（样品中添加Nano-HA的比例为10%）
3.2复合材料力学性能节
复合材料的力学性能随着羟基磷灰石添加量的逐渐增加而显著提高，其中复合材料的拉伸强度和弹性模量随着羟基磷灰石添加量的增加而提高，它们的趋势如图2所示。
图2复合材料的（a）拉伸强度、（b）弹性模量的变化趋势
3.3复合材料的生物相容性测试
定量分析发现，不同组合的复合材料样品对于细胞的影响均比较小，细胞数量较为均匀，且在一定的时间内可以很好地进行细胞培养（图3）。
图3不同组合的复合材料样品对细胞数量的影响
3.4耐腐蚀性测试
复合材料在盐酸和氢氧化钠溶液中的表现出了不同的耐腐蚀性能，随着羟基磷灰石添加量的增加，复合材料的耐腐蚀性能逐渐增强，其变化趋势如图4所示（盐酸浓度：30%；氢氧化钠浓度：2mol/L）。
图4复合材料在不同浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中的耐腐蚀性能
3.5复合材料的生物可降解性测试
复合材料的生物可降解性随着羟基磷灰石添加量的逐渐增加而显著增加，同时也进一步提高了复合材料的生物相容性和生物可降解性能。不同组合的复合材料在模拟生物体内环境中的生物可降解性能测试结果如图5所示。
图5不同组合的复合材料在模拟生物体内环境中的生物可降解性
4.结论
本文制备的有机硅橡胶羟基磷灰石复合材料具有良好的力学性能、生物相容性、耐腐蚀性和生物可降解性，并能够在生物医用领域得到广泛应用。其中，复合材料的力学性能和生物可降解性能随着羟基磷灰石添加量的增加而显著提高。因此，有机硅橡胶与羟基磷灰石复合材料是一种具有潜在应用前景的新型生物医用材料。