医用镁及镁合金表面可生物降解有机高分子涂层的应用

近年来,镁及镁合金由于其生物可降解性和良好的生物相容性,在医疗器械领域的应用获得了迅速的发展,然而过快的降解速率限制了其在临床上的应用。可生物降解有机高分子涂层是一种降低镁及镁合金降解速率的有效表面改性方法,同时还可赋予镁及镁合金医疗器械多种功能性。首先综述了可降解有机高分子涂层对镁及镁合金耐腐蚀性能和生物相容性的影响。可降解聚合物涂层能阻碍腐蚀性介质与基体的接触,从而延长其降解时间。而涂层对基体的保护提供了碱性较弱的环境,更利于细胞的生长增殖;同时涂层随着基体一起降解,可降低聚合物长期存在生物体内可能引发炎症反应的风险。此外,对聚合物涂层在骨科以及心血管支架领域的应用以及进展进行了综述。一方面,可降解聚合物涂层能显著延长镁及镁合金在生物体内的作用时间;另一方面,涂层可以作为载体材料通过携带具有不同功能的试剂或者药物实现医疗器械的功能化,如促进骨愈合和药物的可控释放。因此,可降解聚合物涂层在镁和镁合金器械领域必将起到无可替代的作用。     

纯镁超声微弧氧化生物涂层植入体内4周的降解行为

研究纯镁及其超声微弧氧化生物涂层种植体植入动物股骨干内的短期降解过程。利用电化学工作站测定试样在模拟体液中极化曲线。术后4周,取兔股骨干的组织进行扫描电镜观察(SEM)及锥形束检测(CBCT)观察种植体降解状况。结果表明,纯镁与超声微弧氧化生物涂层都发生了降解,在骨组织表面及镁基体的表面几乎同时发生反应,在金属-骨界面形成紧密相邻的降解层、新生骨层,并可见少量的不连续的纤维结缔组织,超声微弧氧化镁生物涂层的腐蚀降解速率及对周围骨组织的刺激明显小于纯镁基体。纯镁基体及超声微弧氧化涂层试样周围的骨组织变化符合正常骨组织的愈合过程,超声微弧氧化生物涂层显示出更好的生物相容性及降解性。     

纯镁在动物体内骨诱导性能的研究

将改性前后的4N-Mg以及TC4合金对照样植入白兔股骨,术后2,6,12w时任取1只处死,进行X线片检查,血镁浓度测试,并对标本进行SEM观察、EDS分析,以及组织切片光镜观察。结果表明,骨内植入试验中,动物血镁浓度均在正常值范围之内;镁基植入材料显示出较好的骨结合性和骨诱导性,新生骨组织矿化明显,新生骨层上有排列整齐的破骨细胞;改性镁基材料的腐蚀降解速率明显减小。初步表明镁基材料有较好的骨诱导性能,改性对镁基材料腐蚀降解有调控作用。     

表面涂层对用于骨组织工程的多孔镁支架的影响

多孔镁（Mg）支架有利于生物植入,但是由于Mg的高活性,植入后降解速度过快,不利于新骨的形成。为了有效地控制镁支架的降解,研究了3种不同表面涂层对多孔镁支架的影响。通过能量色散光谱仪（EDS）,X射线衍射（XRD）和红外傅里叶变换光谱（FTIR）证实支架表面的组成为纯Mg,氧化镁（MgO）,磷酸氢钙（DCPD）和硬脂酸（SA）。结果表明,从表面形貌可以看出,SA涂层更光滑,更致密。模拟体液（SBF）的体外降解实验表明,与未涂覆的Mg支架相比,表面涂层可以有效地减慢支架的降解,并且DCPD涂层和SA涂层优于MgO涂层。在第15周时,浸泡在SBF中的DCPD和SA涂层支架的降解率为70％,这可以为新骨的生长提供一定的时间。     

医用镁基HA复合涂层的研究及发展现状

镁及镁合金由于其良好的生物相容性和可降解性能,在生物医用材料领域具有巨大的应用潜力。然而,过快的降解速率限制了其临床应用。羟基磷灰石(HA)涂层具有良好的骨诱导性和骨传导性,可以有效地延缓镁及镁合金的腐蚀速率。但是,单一的羟基磷灰石涂层不能满足镁基植入物的使用寿命要求,因此需对其进一步的改性。本文从生物相容性、可降解性以及力学性能等方面综述镁合金表面以羟基磷灰石为基础,以高分子材料、无机材料以及离子掺杂而成的可降解镁基HA复合涂层的发展和研究现状。     

镁植入动物体内的短期效果

研究了纯镁及表面改性纯镁样品植入动物骨组织后在镁-骨界面处的降解机制以及材料对周围骨组织的影响.选择纯系日本大耳白兔,于股骨处植入样品.术后1、5周后,取出样品制作半薄切片,进行光学显微镜、扫描电镜观察.研究发现,镁棒周围新生类骨组织沉积速度很快,说明镁的腐蚀降解并没有影响骨组织修复过程.结果表明,镁在降解期间安全性较高,有较好的组织相容性.     

多孔磷酸钙骨水泥与钛合金支架材料修复兔颅骨骨缺损的比较研究

通过采用结构可控的多孔磷酸钙骨水泥(calcium acid phosphate cement, CPC)和钛合金支架材料修复兔颅骨骨缺损,比较了两种修复材料骨环境下的成骨性能。结果显示,与多孔钛合金材料相比,多孔CPC材料表现出了更好的成骨活性。CPC材料的新生骨量、成骨速率均高于钛合金材料。而且骨吸收重建过程也早于钛合金材料。同时,三维贯通的孔隙结构有利于骨组织的长入,能够在一定程度上克服钛合金材料的应力屏蔽缺陷, 使植入体在早期获得良好的固位, 从而使界面骨性结合得以顺利进行。     

羟基磷灰石/氧化石墨烯/氢氧化镁复合涂层镁-钙合金的耐蚀性及骨折修复效果研究

镁金属在生理环境中的降解速率和生物活性改善有助于其在生物医用领域的应用推广,合金化处理和表面改性是两种有效的途径。本文针对镁-钙合金(ZQ)提出一种新的改性方法,利用水热处理、电泳沉积和电化学沉积的结合,在其表面上构建羟基磷灰石/氧化石墨烯/氢氧化镁(HA/GO/ Mg(OH)2)复合涂层。扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)分析证实,该复合涂层样品(ZQ-HEP)表面逐层形成了外层纳米薄片HA、中层絮片状GO、及内层Mg(OH)2纳米片的复合涂层。体外电化学耐腐蚀性测试分析表明,涂层化的ZQ-HEP比未处理ZQ样品在磷酸缓冲盐溶液(PBS)中有更优的耐蚀性。通过构建的体内兔股骨髁骨折模型,评价表面改性前后ZQ样品的骨折修复效果。术后大体观察、影像学和组织学分析证实,体内生理环境下ZQ-HEP螺钉比ZQ螺钉能降低析氢速率,减少皮下气肿现象。同时,ZQ-HEP螺钉因其更优的耐蚀性,在术后4周内可较好地保持其材料的完整性,同时介导更多的新骨长入,进而实现骨折的快速愈合。本研究提出的GO/HA/ Mg(OH)2复合涂层构建策略,可在调控镁金属降解速率的同时,显著提升其成骨修复效果,具有良好的临床应用前景。     

HD+SPS多孔镁的制备及其组织性能研究

利用氢化脱氢(HD)+放电等离子烧结(SPS)工艺制备了多孔镁块体材料,研究了不同MgH_2含量下多孔镁孔隙率、孔结构及压缩和吸能性能。结果表明,HD+SPS法制备的总孔隙率分别为7.5%和17.8%的多孔镁,且其孔径尺寸细小,内部组织均匀;孔隙率为17.8%的多孔镁具有相对较低的压缩屈服强度43 MPa,单位体积吸能较高,为34.04 MJ/m~3,最大能量吸收效率为1.42。17.8%孔隙率的多孔镁压缩应力-应变曲线较7.5%孔隙率的多孔镁有相对较低的屈服强度及较长的应力平台阶段,在能量吸收材料应用上更具优势。     

医用可降解镁合金抗菌性、溶血以及生物相容性的研究进展

镁及镁合金因其密度低、弹性模量与硬组织匹配、可降解吸收以及具有优异的生物相容性等优点已成为可降解生物材料领域的研究热点。但镁合金体内降解速率过快且降解时产生析氢反应并引发局部pH环境升高,这会影响周围组织的生长,甚至会发生溶血、溶骨现象,这严重限制其在临床上应用。采用添加适当合金元素以及镁合金表面改性被认为是减缓镁合金腐蚀速率以期达到其降解行为可控的有效方法。综述了可降解镁合金抗菌性和溶血性能的研究状况,系统阐述了近5年来可降解镁合金生物相容性的最新进展,展望了医用可降解镁合金未来的研究方向和挑战。     

Zircon-Based Ceramics Composite Coating for Environmental Barrier Coating

Studies on plasma spraying of zircon (ZrSiO₄) have been carried out by the authors as one of the candidates for an environmental barrier coating (EBC) application, and had reported that substrate temperature is one of the most important factors to obtain crack-free and highly adhesive coating. In this study, several amounts of yttria were added to zircon powder, and the effect of the yttria addition on the structure and properties of the coatings were evaluated to improve the stability of the zircon coating structure at elevated temperature. The coatings obtained were composed of yttria-stabilized zirconia (YSZ), glassy silica, whereas the one prepared from monolithic zircon powder was composed of the metastable high temperature tetragonal phase of zirconia and glassy silica. After the heat treatment over 1200 °C, silica and zirconia formed zircon in all coatings. However, coatings with higher amounts of yttria exhibited lower amounts of zircon. This resulted in the less open porosity of the coating at elevated temperature. These yttria-added coatings also showed good adhesion even after the heat treatment, while monolithic zircon coating pealed off.     

非占位涂料技术中涂层的脱模问题

在非占位涂料技术中,如何实现模样的顺利起模而不破坏涂层是发挥这一技术优势的下措施:合理的设计涂料成分,在涂料表面喷一层过渡层,采用脱模剂以及适当的模样设计,如过渡模法(又称两步法)、模样分块法,采用组芯造型和设计起模机构等.     

彩涂线涂装工艺介绍及常见问题分析

详细介绍了目前国内外彩涂线常用的涂装工艺,并对涂装时容易发生的问题做了具体分析。     

埃文辊涂公司的彩涂钢板

美国的埃文辊涂公司从事涂层板卷生产已有40多年历史。通过高度专业化的加工工艺,在为轧钢车间和服务中心供货业务中已成功地占有一席之地,并已开始向其发源地印第安纳州以外的地方扩展业务。