基于表面引发聚合构建表面抗菌功能化牙科植入体

目的 提高钛种植体的生物相容性能和抗菌性能。方法 用多巴胺包覆和表面引发聚合法将季铵化聚乙烯亚胺（QPEI）接枝到酸蚀钛片表面。通过扫描电子显微镜、水接触角测试、X射线光电子能谱（XPS）、激光共聚焦、细胞实验、动物实验等方法,分别评价修饰材料的表面形貌、亲水性、结构、抗菌性、细胞毒性、生物相容性和抗感染性能。结果 聚乙烯亚胺（PEI）上的叔氨基成功转变为季铵基团,通过多巴胺包覆及表面引发聚合的方法均可以在种植体表面成功接枝QPEI,但其抗菌性能和细胞相容性存在差异,通过表面引发聚合进行表面功能化的Ti-PGED-Q组的抗菌性能显著优于通过多巴胺自聚进行功能化的Ti-PDA-Q组,其抑菌率为89.69%。表面引发聚合修饰能影响早期细胞粘附,但对细胞增殖没有显著影响,并显著抑制了带菌种植体造成的体内炎症反应,材料在体内埋植7天时,其表面抑菌率为85.4%,起到良好的抗菌作用。结论 通过原位聚合法对种植体表面进行修饰,可以提高其表面的抗菌性能,并保持良好的生物相容性。     

ZnO表面改性Zn-Cu组织工程支架的研究

目的 利用ZnO对Zn-Cu组织支架材料进行表面改性,以提高其亲水性和抑菌、抗菌性能.方法 采用气压渗流铸造法制备了理论孔隙率约为60％的Zn-xCu(x=0,1,2,3)合金组织工程支架,并利用水热法对Zn-xCu(x=0,1,2,3)组织工程多孔支架进行ZnO表面修饰.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪,对制备的多孔支架宏微观形貌、相组成进行了表征.通过滴液法测定样品表面接触角,评价了材料表面的亲/疏水性.采用细菌铺板法研究了ZnO表面修饰前后支架材料的抑菌、抗菌性能.结果 制备的支架体孔洞分布均匀,连通性良好.没有ZnO表面修饰的支架材料表面表现为强疏水性,利用ZnO进行表面改性后,支架材料的表面润湿性能明显改善.修饰后的Zn-3Cu支架抑菌效果更优,未经ZnO表面修饰的Zn-3Cu合金支架的有效灭菌最长距离为7.8 mm,经ZnO表面修饰后的Zn-3Cu合金支架的有效灭菌最长距离为9.8 mm,并且修饰后的Zn-3Cu支架材料浸提液与菌液共培养后分别划线与涂布,与空白菌液相比,菌落稀疏松散.结论 利用气压渗流铸造结合ZnO表面修饰的方法,可制备出具备一定抗菌性能且材料表面呈亲水性的Zn-Cu合金组织工程支架.     

多巴胺表面修饰在医疗领域的研究进展

多巴胺(DA)及其聚合物聚多巴胺(PDA)含有邻苯二酚基团、氨基等大量活性官能团,使其具有良好的黏附性、生物相容性、反应活性和还原性,被广泛用于医疗器械材料、船舶材料、传感器件材料、药物运输等材料表面的改性,其中对医疗器械材料表面的修饰研究前景尤为广阔。分析了多巴胺的理化特性及相关功能,归纳了多巴胺在生物工程材料上的应用,包括增强材料的骨组织再生能力和提高材料表面细胞的黏附、增殖等。在此基础上,重点综述了近年来多巴胺在医疗领域的改性研究进展,其中多巴胺对骨修复及骨移植材料的修饰包括复合材料和高分子材料等,多巴胺对牙种植体及牙修复材料的修饰包括纳米金属材料和合金材料等,多巴胺对新型医疗材料的修饰包括人工血管、人工韧带材料和医用膜材料等。阐述了改性材料的优缺点和作用,以及多巴胺如何对材料表面进行改性来弥补材料的缺陷。针对不同材料的多巴胺改性,分别从制备方法、实验对比结果等方面进行归纳。最后展望了多巴胺表面修饰技术的发展方向。     

18CrNiMo7-6钢研抛工艺试验研究

探究研抛工艺参数对工件材料去除率和表面粗糙度的影响。以砂纸和金刚石喷雾抛光剂为研抛介质,通过正交试验研究砂纸细度、研抛压力、研抛速度、研抛时间对18CrNiMo7-6工件材料去除率和表面粗糙度的影响。采用三维形貌仪、千分尺、电子天平和超景深显微镜对18CrNiMo7-6工件的表面粗糙度、厚度、质量和表面形貌进行测量分析,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,得到最佳的研抛工艺参数组合。在最佳工艺参数组合下,砂纸研磨工件的材料去除率为0.86μm/min,表面粗糙度为Ra0.048μm,金刚石抛光剂抛光后工件表面粗糙度为Ra0.024μm。砂纸研磨最佳工艺参数为:砂纸细度800#,研磨压力0.2MPa,研磨速度30rpm,研磨时间30min。抛光最佳工艺参数为:抛光压力0.2MPa,抛光速度30rpm,抛光时间15min。     

多孔钛表面聚多巴胺层修饰及其载银研究

通过多巴胺自聚合在碱热处理多孔钛表面构建了聚多巴胺(PDA)膜层,利用聚多巴胺自身的还原性,成功将纳米银颗粒载入聚多巴胺修饰多孔钛表面,并探讨了沉积时间对纳米银颗粒负载量的影响。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、接触角测定仪和X射线光电子能谱(XPS)对聚多巴胺修饰及其载银多孔钛表面进行表征。研究结果表明,多巴胺能够在多孔钛表面自聚合形成聚多巴胺层,保留了钛表面的多孔结构;纳米银颗粒均匀沉积在PDA修饰的多孔钛表面,随着沉积时间的增加,多孔钛表面纳米银颗粒的负载量增加。     

电解质等离子抛光在高碳微合金钢上的应用研究

目的提高金属针布产品(高碳微合金钢)的表面质量,降低针布产品的表面粗糙度值,有效提升产品的使用效果。方法采用电解质等离子抛光工艺在针布产品上展开工艺研究,探索了不同电解质浓度(无机盐质量分数)、不同生产速度和不同电解质等离子抛光单元组数对针布表面粗糙度的影响。利用非接触式粗糙度扫描仪测试粗糙度Ra,以此对针布表面的抛光质量进行表征。结果采用电解质等离子抛光工艺可以实现钢铁材料的表面抛光,抛光后不仅有效地去除了针布表面的氧化皮,并且表面平整且达到镜面效果。最佳工艺参数(电解质无机盐质量分数2.75%,走线速度40 m/min,电解质等离子抛光单元4组)下,表面粗糙度Ra值达到了0.11μm。结论电解质等离子抛光工艺成功地应用于钢铁材料上,且实现了非接触式连续抛光工艺,既不损伤工件,又实现了表面的光亮平整,还具有环境友好、节能和生产效率高等特点。     

280 简易快速的表面超疏水涂层制备及其性能

目的 低成本简易快速地制备出耐腐蚀超疏水涂层,并研究表面喷砂对超疏水涂层的影响。方法 利用喷砂和抛光这2种表面处理方式和喷涂工艺在5050铝合金板基体表面构建出具有多级结构的超疏水表面。通过润湿性、电化学腐蚀、耐磨性、浸泡耐久性和自清洁测试等试验,分别评价制备样品表面的润湿性、耐海水腐蚀、耐磨性、耐长时间浸泡性能和自清洁性能,并通过扫描电子显微镜和能谱仪对表面形貌和元素成分进行分析。结果 制备的样品表面具有优异的超疏水性能。在30次喷涂次数下,喷砂基底的涂层表面的水滴静态接触角为(153.9±1)°,动态滚动角为(2.99±0.5)°。电化学腐蚀测试结果表明,喷涂氟硅树脂/SiO2涂层可以有效增强铝合金表面的耐腐蚀性能。试验中,样品在25次砂纸摩擦后,抛光基底的涂层表面的接触角为(97±1)°,喷砂基底的涂层表面的接触角为(102.4±1)°。样品在NaCl溶液浸泡10 d后,抛光基底的涂层表面的接触角为(69.4±1)°,喷砂基底的涂层表面的接触角为(113.7±1)°。结论 所制备的喷砂和抛光基体在经过不同次数的喷涂氟硅树脂/SiO2复合涂料后具备超疏水性能,且喷砂基底的涂层表面具有更低的滚动角。涂层修饰的表面在NaCl溶液中的耐腐蚀性能随着喷涂次数的提升而增强。在相同的喷涂条件下,喷砂处理基体能提高超疏水表面的耐腐蚀性、耐磨性和耐久性。     

表面状态对DD6镍基单晶合金在950℃氧化行为的影响

采用X射线衍射、扫描电子显微镜及电子探针等分析手段,研究不同打磨表面状态(180^#、400^#、1000^#砂纸打磨和抛光)下DD6镍基单晶合金在950℃的氧化行为。表面状态对合金的氧化速率有重要的影响。随粗糙度增加,表面增重速率逐渐下降。抛光和1000#砂纸打磨的表面具有多层氧化膜结构,氧化膜从外表面向基体分别由NixCo1?xO、Cr-Co-rich、Ta-Cr-rich、Al2O3和无析出相区域组成;而在180^#和400^#砂纸打磨的表面,氧化膜由单一、连续的Al2O3组成。另外,在抛光和1000#砂纸打磨的表面,氧化动力学呈现两个阶段;而在180^#和400^#砂纸打磨的表面,并没有观察到氧化动力学转折点的出现。表面变形促进Al由内氧化向外氧化转变。     

安全阀阀座与阀瓣研磨修复工艺实验研究

目的为满足安全阀阀座与阀瓣配合面密封要求,提高安全阀密封面磨削修复质量和效率,阀座和阀瓣表面粗糙度Ra≤0.1μm。方法在正交实验的基础上,采用Al_2O_3砂纸、白刚玉研磨膏为磨削介质,研究了磨粒细度、磨削时间、磨削转速、磨削压力对密封表面粗糙度和磨削量的影响,使用粗糙度测量仪、千分尺、电子显微镜对阀座和阀瓣的表面粗糙度、磨削量、表面形貌进行测量分析。以磨削量和表面粗糙度为评价指标,得到最佳工艺参数,并通过多组重复性实验验证实验结果的可靠性。结果在最佳磨削工艺参数下,砂纸研磨阀座和阀瓣的磨削量为0.023 mm,表面粗糙度为0.135μm,研磨膏抛光阀座和阀瓣的表面粗糙度为0.073μm。结论砂纸研磨最佳工艺参数:研磨压力80 N,研磨转速80 r/min,研磨时间10 min,砂纸细度1000目。研磨膏抛光最佳工艺参数:抛光压力30 N,抛光转速100 r/min,抛光时间10 min。采用砂纸、研磨膏磨削修复工艺,可以提高磨削量,降低表面粗糙度,提高了安全阀磨削后的密封性能。     

表面状态对NiTi记忆合金在H_2-H_2O气氛下氧化行为的影响

研究了不同表面状态(分别通过电解抛光、机械抛光、砂纸打磨和喷砂得到)的Ni Ti记忆合金试样在500℃、H_2-H_2O气氛下氧化10 h的氧化行为。通过热重天平、X射线衍射、扫描电镜、能谱研究了合金的氧化动力学、氧化膜的相组成、形貌和成分。结果表明:不同表面状态的NiTi记忆合金在H_2-H_2O气氛下氧化都遵循立方规律。表面状态对氧化膜形貌和成分的影响显著。电解抛光和喷砂试样氧化膜有剥落和开裂;机械抛光试样以及砂纸打磨的试样形成了致密完整的氧化膜。     

SiOx纳米抗菌剂制备及在羊毛纤维中的应用研究

利用纳米SiOx的多孔结构,采用离子交换法制备纳米SiOx抗菌剂,使用硅烷偶联剂对纳米抗菌剂进行表面改性,降低其表面自由能,并初步探讨了该抗菌剂在羊毛纤维中的应用。经测试表明,纳米抗菌剂的抗菌率可达96％以上;表面改性可增强纳米抗菌剂与高聚物的相容性,用该抗菌剂制备的抗菌羊毛纤维,在具备抗菌功能的同时,又具有良好的力学性能。     

钛合金表面主−被动抑菌改性方法研究进展

钛合金材料具有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性,被广泛用于医疗领域,特别是可植入器械。医疗器械的型号多样、结构复杂、局部尺寸较小,且在使用过程中会接触多种媒介,极易黏附污渍,导致微生物的聚集,引发器械感染,安全、可靠的医疗器械是提高救治效率的关键。从细菌生长机制出发,将现有金属材料表面抑菌改性方法归纳为两大类:依靠抗菌涂层主动杀菌的改性方式和控制表面润湿性的被动抑制细菌黏附的改性方式。采用主动改性方式,虽然能从根本上杀死细菌,但是在实际应用中这些杀菌剂存在耐药性、成本高、生物毒性等问题。被动改性方式无法直接杀死细菌,一旦表面被细菌定植,就会失去抑菌效果。为了实现医疗器械表面高效、长时、安全的清洁,研究者提出主–被动协同抑菌改性方法,将化学杀菌方法与抗黏附抑菌方法相结合,充分发挥2种方法的优势,这是未来研究的重点。     

聚醚醚酮骨植入体生物改性研究进展

聚醚醚酮是一种热塑性材料,凭其良好的生物相容性和X射线可透射性,被广泛用于生物医学领域。而PEEK骨植入体与人体骨骼强度存在一定差距,与人体骨组织结合能力较差和抗菌性能等不足,使其在生物领域的应用受到了限制。为了使PEEK更好地应用于人体骨植入领域,获得优异生物性能的PEEK骨植入体已成为研究的重点。概述了PEEK的加工技术、力学性能、骨整合性能和抗菌性能的研究。在此基础上,重点综述了近年来提高PEEK骨植入体力学性能与生物性能的各种改性方法的研究进展。在力学性能方面,对PEEK常用的填充材料碳纤维进行了概述,由于PEEK与碳纤维界面结合强度影响其整体力学性能,重点介绍了提高其结合强度的改性方法。在骨整合性能方面,对钛、二氧化钛和羟基磷灰石涂层材料及喷涂方法进行了概述,以及对等离子喷涂、喷砂、激光蚀刻和浓硫酸刻蚀表面处理方法的优缺点进行了分析。在抗菌性能方面,银离子释放浓度过高时会导致细胞毒性,重点阐述了如何控制银离子释放速度的研究。最后展望了PEEK骨植入体加工和改性的未来发展方向。     

基于自组装技术改性处理钛金属的摩擦学特性研究

为了使钛金属应用于具有相对运动的摩擦副,采用自组装技术对钛金属表面进行改性处理,并对制备的试样进行紫外照射.利用接触角测量仪、原子力显微镜和微摩擦磨损试验机对制备的试样进行表征和摩擦学特性测试,探讨不同方法进行钛金属表面羟基化的作用效果,并分析载荷、滑动速度以及紫外照射对试样摩擦学特性的影响.结果表明:Piranha溶液结合紫外照射能有效地提高钛基底的羟基化程度,经FOTS(Perfluorooctyltrichlorosilane)自组装分子膜改性处理的钛金属表面平整均匀,具有疏水特性和良好的摩擦学性能.Si_3N_4球与FOTS自组装分子改性处理试样间的摩擦系数随载荷和滑动速度的增大而增大.紫外照射5 min可有效地提高FOTS自组装分子膜改性处理的效果,在降低摩擦系数的同时,薄膜也具有良好的耐久性.     

Ag/介孔CeO_2纳米复合材料的合成、表征及抗菌性能(英文)

利用改进的溶剂挥发诱导自组装法(EISA)制备高比表面积介孔CeO2,通过改进的乙二醇还原法,在得到的介孔CeO2中负载上不同量的银。采用粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS),N2吸附-脱附法方法对产物进行表征。由BJH方程计算得到材料的孔径分布,以BET法计算材料的比表面积。研究负载不同比例银纳米粒子的介孔CeO2的结构及其抗菌活性。实验表明所制备的新材料具有很好的抗菌性能。     

生物医用钛表面热还原银微纳米颗粒研究

目的尝试改进生物医用钛的常用碱热处理表面改性方法,使钛不仅具有生物活性,而且具有抗菌性能。方法将纯钛片磨光和清洗,在60 2.5 mol/L Na O℃H溶液中进行碱液处理后,分别在0.2、1、5、20mmol/L硝酸银溶液中浸渍,然后把未浸渍和浸渍的试样在600℃热处理1 h,采用X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱分析膜层的成分和结构,评价试样的抗菌性能和生物活性。结果在浓度≥1 mmol/L硝酸银溶液中浸渍制备的试样,检测到单质银的X射线衍射峰。扫描电镜观察表明,随着硝酸银浓度的升高,银颗粒从约100 nm增加到1.5μm以上;钛酸钠凝胶层和银颗粒具有较好的附着性。X射线光电子能谱分析检测到金属银和少量银化合物。抗菌实验和模拟体液实验表明,随着硝酸银浓度的升高,试样的抗菌活性升高,但生物活性下降。结论碱液-硝酸银溶液浸渍-热处理方法改善了钛的生物活性和抗菌性能,这为钛基硬组织植入体的表面改性提供了一种简便方法。     

抗菌低表面能复合型海洋防污涂料的研究进展

海洋生物污损给海洋工程与装备带来了巨大的困难与挑战,低表面能型海洋防污涂料由于环境友好,近年来已发展成为防污涂料研究与开发的重点。通过在低表面能防污涂料中引入抗菌剂,制备具有复合功能的防污涂料,可进一步提高涂料的综合防污能力。针对该技术背景,首先对海洋防污涂料的技术原理和低表面能防污涂料的研究现状进行了简要介绍,分析了该类型防污涂料的技术优势,同时提出了其静态防污能力差、对细菌型污损生物抗污性能弱的技术短板;然后,围绕低表面能防污涂料抗菌复合改性这一焦点问题,从添加型和结构型2种抗菌复合改性方式入手,分别阐述了各自涂料的适用抗菌剂种类、主要制备方式和改性后涂料综合防污性能的相关研究成果;在此基础上,梳理了以上2类抗菌复合防污涂料存在的问题,并提出了针对性的解决途径;最后,提出了无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂应用于防污涂料的未来研究方向,并对抗菌低表面能复合型海洋防污涂料的发展与应用前景进行了展望。     

多孔钛表面改性对其蛋白质吸附行为的影响

考察了酸碱处理多孔钛、碱热处理多孔钛及未改性多孔钛对牛血清白蛋白的等温吸附行为,探讨了多孔钛表面改性对其蛋白质吸附性能的影响。并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、台阶仪、接触角测量仪等分别考察了3种样品表面形貌、相组成、粗糙度及润湿性等性质。结果表明,表面改性后多孔钛的表面形貌、相组成、粗糙度及润湿性等性质均发生了明显改变,蛋白质吸附性能得到了显著提高。     

表面处理对Al-Li合金胶接性能与耐腐蚀性的影响

目的提高铝锂合金胶接接头的强度与耐腐蚀性能。方法对铝锂合金板采用砂纸打磨、喷砂和磷酸阳极化处理,在表面处理后的基板上铺一层FM94胶,并加压固化,得到单搭接接头。分析不同表面处理后铝锂合金试样的表面形貌、表面粗糙度、表面自由能和表面化学组成,对接头进行湿热环境老化实验,测试湿热老化前后胶接接头的强度,研究揭示不同表面处理方法对胶接接头强度与抗湿热老化能力的影响。结果与砂纸打磨后的试样相比,喷砂与磷酸阳极化处理能显著提高铝锂合金试样的表面粗糙度和表面自由能。同时,经EDS分析发现,阳极化后铝锂合金表面氧元素大量增加。阳极化和喷砂处理后的接头强度分别为37.0、26.8MPa,而简单打磨过后的接头仅为16.4MPa。湿热老化后,磷酸阳极化处理的接头强度仅下降12.2%,而喷砂处理和砂纸打磨处理的接头强度分别下降了30.6%和19.5%。结论磷酸阳极化和喷砂处理均能增大铝锂合金胶接接头的强度,但阳极化处理效果更好,阳极化处理能显著加强接头的耐腐蚀能力,而喷砂处理则对接头的耐腐蚀能力无明显提升。