骨损伤修复用硫酸钙及其无机复合材料的研究进展

创伤、骨肿瘤、关节置换术等引起骨缺损的修复是目前临床治疗的难点和研究热点领域, 寻找理想的骨修复材料已经成为该领域的重点研究方向。硫酸钙骨水泥作为骨修复材料已有百余年历史, 有着显著的优势。但其降解过快的缺点影响了治疗效果, 限制了应用范围。本文对硫酸钙的理化特性、晶粒形貌与晶型控制、合成方法等进行了系统介绍, 总结了硫酸钙与羟基磷灰石、生物玻璃、磷酸钙和硅酸钙复合材料及其性能研究的新成果, 并提出了克服硫酸钙作为骨修复材料的缺点的若干方法。     

多壳层化中空微球两相陶瓷生物材料制备研究

利用硅灰石(CaSiO₃)和β-磷酸三钙(β-TCP)在骨损伤环境中降解速率存在显著性差异的基本特性, 以海藻多糖凝胶球为模板, 运用层-层包裹方法构建CaSiO₃、β-TCP交替包裹的多壳层化中空微球。首先, 将海藻酸钠与硅酸钠的混合水溶胶逐滴加入到温和搅拌的硝酸钙水溶液中, 形成由水合硅酸钙盐为壳层的海藻多糖基复合微球, 然后将该复合微球依次浸入到含β-TCP的海藻酸钠溶液和含CaSiO₃的海藻酸钠溶液中, 温和搅拌后将微球悬浮液分离, 再经真空冷冻干燥和850℃煅烧处理, 从而获得以CaSiO₃为最内壳层并具有双壳层或三壳层的中空微球。按类似步骤也可以制备以β-TCP为最内壳层的多壳层中空微球。运用SEM、EDX、XRD和FTIR对该类微球的微结构和组成进行了分析。运用弱酸性Tris缓冲液(pH=5.2)对双壳层中空微球的降解。实验证明, 缓冲液中硅、磷浓度变化特征与其外壳层、内壳层化学组成(即β-TCP或CaSiO₃)密切相关。本研究结果对构建降解速率阶段可调的复合陶瓷多孔生物材料以及研究原位骨再生效率与孔道网络演化规律之间关系等具有重要学术价值。     

BIM+GIS的综合管廊智能化管理平台研究与实现

基于设计并实现综合管廊智能化管理平台(包含BIM建模、监控预警、综合业务以及应急指挥响应等专题应用系统)的目的,综合运用BIM(建筑信息模型)、GIS、智能化控制与城市市政设施的运营管理服务等技术手段,结合连云港徐圩新区综合管廊智能化管理平台建设的实例,得出BIM和GIS技术结合可为综合管廊智能化建设存在的问题提供新的解决思路的结论,并对BIM和GIS技术在管廊智能化管理中的应用做了总结和展望。     

核-壳结构硅灰石/磷酸钙多孔陶瓷微球的制备及表征

本文研究了双壳层型核-壳结构β-硅灰石/β-磷酸三钙(β-CaSiO3/β-TCP)生物活性复相陶瓷微球的制备及表征;利用添加有机微球造孔剂工艺,在内、外壳层分别构建出孔径10μm左右的多孔结构,并对其体外降解行为进行了分析。结果显示,运用自制同轴喷头微流控系统制备的生物活性复相陶瓷微球的工艺简单,微球尺寸均一,球形形态良好,经干燥、煅烧处理后陶瓷微球发生明显收缩,颗粒度维持在2.2±0.1mm。通过改变组分分布、烧结温度制度以及双壳层内部结构等实现复相陶瓷体外降解的可调节性。以上研究结果表明,该方法制备的多孔双壳层型核-壳结构复相陶瓷微球解决了组分降解速率调控问题,以及由此堆砌颗粒形成三维网络孔道演化可调可控性能,势必将在研究骨缺损修复和微球载药领域具有重要意义。     

核-壳结构复相生物活性陶瓷微球优化制备及其抗菌性能评价

通过自主设计的同轴核-壳结构双层喷头及微流控系统,成功制备出一系列核-壳结构型多孔性生物活性硅酸钙基陶瓷微球,并通过对其核心层铜掺杂量的调控和外壳层微孔结构的剪裁,实现了该类微球核心层抗菌活性离子的可控缓释.采用X射线衍射分析明确了烧结后的陶瓷微球样品的物相组成和晶相结构.通过扫描电子显微镜观察发现使用该系统制备出的微球烧结后仍具有良好的球形形态及明确的核-壳结构,并且特定组分内部微孔结构符合设计要求.一系列模拟体内环境的微球浸泡实验系统研究了该类材料的体外离子释放行为和生物降解速率,研究结果显示该类陶瓷微球经特定层造孔后有快速的抗菌离子释放,并且释放速率可调可控.最后通过与金葡菌的体外共培养抑菌实验及细菌黏附实验等对微球的抗菌性能进行了研究,结果显示Cu10@Mg6-15μm组具有最佳的抑菌效果;优化壳层的多孔结构比单纯提高核层铜离子掺杂率更有利于活性离子释放.此次构建的壳层微孔优化型核-壳结构陶瓷微球,能够帮助解决抗感染离子可控缓释问题并带来长期抑菌的效果,为慢性骨髓炎等临床问题提供了潜在的治疗新材料.