组织工程用PEGDA水凝胶材料低温等离子体接枝聚合

采用自由基聚合法合成了聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)/甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)共聚物水凝胶,材料表面在非反应性气体氩气气氛下进行等离子体表面处理,并在紫外光辐照条件下进行丙烯酰胺接枝共聚。红外谱图证明PEGDA/HEMA共聚物水凝胶上接枝了酰胺基团,材料的亲水性提高,等离子体表面处理后,材料表面形成含氧基团,氮原子含量增加。     

PEGDA/NIPAM共聚物水凝胶的溶胀性能及体积相变研究

以IRGACURE2959为光引发剂,聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGAD)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,通过紫外光引发光聚合合成了PEGDA/NIPAM共聚物水凝胶.研究了不同单体质量比凝胶材料在不同温度和pH值下的溶胀性能,测试凝胶在不同温度水中的体积相变.研究结果表明,水凝胶的平衡溶胀率随着NIPAM质量浓度增大而增大,随着环境温度的升高而减小,随着环境pH的增大而增大;NIPAM引入后,随着温度升高达到凝胶低临界溶解温度(LCST)时,凝胶平衡溶胀率及溶胀比减小明显加快,发生体积相变;随着NIPAM质量浓度的增大,凝胶溶胀饱和率减小,凝胶具备良好的延缓溶胀性能.     

等离子喷涂生物活性梯度涂层的残余应力与结合强度

本研究设计的生物活性梯度涂层材料，通过降低涂层与基体间的热膨胀系数差值，并对喷涂后的涂层材料进行适当热处理，有效地降低了涂层的残余应力，涂层结合强度可达38MPa左右．本实验采用X射线sin2Ψ法对涂层残余应力进行测试，探讨涂层残余应力与结合强度的相互影响关系．     

含La羟基磷灰石生物活性膜层的制备与性能研究

采用微弧氧化法在含有乙酸钙、β-甘油磷酸钙、硝酸镧的电解液中在纯钛金属表面原位生成了多孔含La羟基磷灰石的生物涂层.用XRD、SEM、EDS、细胞培养等方法对膜层的厚度、物相、成分组成及生物相容性进行了研究.结果表明,膜层粗糙多孔,厚度在15μm左右,与钛基体之间无明显界面;膜层表面主要物相为含La的羟基磷灰石.细胞培养结果表明,膜层有良好的生物相容性.     

氧化锆增韧HA/ZrO2功能梯度涂层的TEM分析

利用净能量控制的PRAXAIR4500型等离子喷涂系统,在钛合金基体上制备出HA/ZrO2功能梯度涂层,采用HTEM、XRD、SEM等对涂层过渡层ZrO2相的结构特征进行分析.结果表明:(1)富锆的过渡层存在ZrO2 3种晶型,主要以四方氧化锆为主,含有少量的立方氧化锆及微量的单斜氧化锆和CaZrO3,单斜氧化锆的出现说明材料内发生了四方氧化锆向单斜氧化锆马氏体相变,这种马氏体相变有利于提高HA材料的韧性;(2)生物活性功能涂层的富锆过渡层致密,与钛合金基体结合紧密,纯羟基磷灰石的表面层具有典型的多孔结构特征,整个涂层沿垂直基体方向从过渡层致密结构向表面层多孔结构过渡;涂层的这种结构特征有利于改善功能梯度涂层的综合性能,提高涂层与基体的结合强度,其结合强度达到48.6MPa.     

纯钛表面仿生矿化性能优化的研究

采用不同的碱液处理浓度和处理时间在80℃下处理纯钛的表面并在模拟体液(SBF)中进行仿生矿化.结果表明随着碱液处理浓度和处理时间的增加,纯钛表面在模拟体液中仿生矿化的能力增强.碱液处理的浓度是影响纯钛表面仿生矿化能力的主要因素.经10M/L的碱液处理48h后,纯钛表面生成的是具有(002)和(004)晶体取向的类骨磷灰石(HCA),HCA晶粒生长较大,相互连接形成空间紧凑的结构.     

等离子改性条件对PEGDA/HEMA凝胶亲水性及表面能的影响

采用氩等离子对聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)/甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)共聚物凝胶进行表面改性,对膜材料进行了光电子能谱(XPS)分析,并讨论了等离子处理时间及功率对凝胶亲水性及表面能的影响。研究结果表明,经等离子处理后凝胶表面引入了含氧极性基团,氧的含量从未处理的23%增加到26%,使材料亲水性得到改善;由于引入极性基团,材料的表面能随等离子处理时间和功率的增加而增加,从未处理前的45.9 mJ/m2增加到72.5 mJ/m2,极性力分量γPs随等离子体处理功率和时间的变化规律与表面能γs基本一致。     

NIPAM单体及PEGDA/NIPAM共聚物的合成及表征

采用烯腈烷基化再部分水解的方法合成的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)单体,并利用红外光谱(FT-IR)、氢核磁共振谱(1HNMR)、质谱(MS)进行了表征。以IRGACURE2959为光引光剂,通过紫外光引发光聚合的方法合成了PEGDA/NIPAM共聚物水凝胶,并对共聚物进行FT-IR表征,探讨了凝胶的亲水性能。结果表明,NIAPM单体的FT-IR中含1657.7cm-1的羰基峰、1549.5cm-1氨基上的氢峰、1367.5cm-1的异丙基上的振动氢峰和1621.2cm-1的烯烃双键峰,1HNMR中含δH7.9亚胺基的活泼氢峰及双键中同碳位、顺式位和反式位的氢峰及异丙基特征峰,MS表明m/z=112为分子离子峰,结果符合NIPAM结构式;聚合物FT-IR表明,双键的特征峰减弱,双键打开合成了PEGDA/NIPAM共聚物;随着NIPAM单体含量的增大,共聚物的接触角减小,平衡溶胀率增大,亲水性增强。     

负向电压对纯钛微弧氧化膜层结构特征的影响

采用微弧氧化技术,以β-甘油磷酸钠和乙酸钙混合溶液为电解液,在固定正向电压(450 V)和氧化时间(5 min)等参数情况下,研究了负向电压对纯钛表面微弧氧化膜层的相组成和形貌的影响规律.结果表明:负向电压为100～200V时,微弧氧化膜层较均匀,膜层由二氧化钛和磷酸三钙组成;负向电压升至300V,膜层表面被严重烧蚀,其主要物相为钛酸钙.     

智能仿生矿化仪的研究与设计

基于人体生理溶液各参数,设计并建立了一种智能型仿生矿化仪。该仪器能模拟生物材料在体内所处的化学环境和流体力学环境,在线检测模拟体液中Ca2 、H 等离子浓度和系统温度,并自动补充含钙磷离子溶液。采用智能仿生矿化仪对模拟体液r-SBF的温度、钙离子浓度以及pH值等进行智能控制,溶液各参数实际测量值与设定值吻合较好,系统对模拟体液离子浓度、pH值和温度等参数控制可靠性好。