玻璃基多孔骨水泥的制备和性能研究

将SiO2-CaO-P2O5系统生物活性玻璃粉末、甘露醇和磷酸铵调和液均匀混合制得多孔玻璃基骨水泥.利用XRD、FTIR和SEM对骨水泥的晶相和显微结构进行了观察和分析,并对其显气孔率和力学强度进行了测试.实验结果表明,随着浸泡时间的增加,骨水泥固化体中生成了HAP晶体,HAP晶体呈短柱状,交织分布于玻璃颗粒间隙,尺寸大约为200nm;甘露醇晶体能在生理模拟液的浸泡下降解,降解后留下的孔隙显著增加了骨水泥的显气孔率,并且随着甘露醇含量的增加而增加,而体积密度和力学强度则呈下降的趋势.     

气体发泡剂—NaHCO3和C6H8O7对可注射多孔硼酸盐玻璃基骨水泥性能的影响

硼酸盐玻璃具有优异的生物相容性、降解性和骨传导性, 在骨组织修复领域受到一定的关注。目前, 硼酸盐玻璃的主要应用形式是支架和微球, 而有关硼酸盐玻璃基骨水泥的制备及性能研究却较少涉及。基于孔隙在骨组织修复材料工程领域中的重要作用, 本研究以NaHCO₃和柠檬酸为气体发泡剂制备可注射的多孔硼酸盐玻璃基骨水泥, 通过SEM、XRD和FTIR等方法表征其对骨水泥性能的影响。结果表明: 发泡骨水泥具有良好的注射性, 其注射率高达80%。SEM形貌照片显示骨水泥中大孔已被成功引入, 且孔隙连通, 其孔径介于10 µm到800 µm之间。浸泡结果表明, 发泡骨水泥失重率明显提高。PBS溶液中浸泡30 d后, 发泡骨水泥的失重率高达70%, 而非发泡的骨水泥的失重率只有50%。此外, XRD和FTIR的结果表明, 浸泡产物为羟基磷灰石(HA)。ATR的结果进一步证明了BBG和PBS溶液的反应机理, 表明BBGC中孔隙的引入大大加快了其降解, 促进了矿化反应的进行。     

明胶微球/磷酸镁基骨水泥复合药物缓释体系的构建

采用乳化交联法制备出粒径主要分布在100~300 μm的载药明胶微球, 分析了交联剂含量、药物含量和转速对载药率和包封率的影响及药物含量和转速对微球粒径的影响。对载药明胶微球与磷酸镁基骨水泥进行复合, 探讨微球降解过程中复合体系孔隙率的变化及其在体外药物释放的规律, 以期获得一种具有药物缓释性能的多孔磷酸镁基复合骨水泥。结果表明, 随着葡萄糖浓度增加, 载药率和包封率先上升再下降; 随着药物含量的增加, 载药率保持上升, 包封率先上升后下降; 随着转速增加, 载药率和包封率均下降。综合分析, 在转速为400 r/min、葡萄糖浓度为0.5 g/mL、药物与明胶质量比为1:2的条件下制备的载药明胶微球载药量较高, 且粒径合适。将复合不同比例该载药微球的磷酸镁基骨水泥浸泡在Tris-HCl缓冲溶液中进行体外药物释放研究, 结果表明: 在释放前期(0~10 h)药物释放速率较快, 之后药物释放明显减缓。7 d后, 微球几乎降解完全, 药物释放率达到60%~89%, 达到了一定的药物缓释效果。     

气体发泡剂—NaHCO_3和C_6H_8O_7对可注射多孔硼酸盐玻璃基骨水泥性能的影响（英文）

硼酸盐玻璃具有优异的生物相容性、降解性和骨传导性,在骨组织修复领域受到一定的关注。目前,硼酸盐玻璃的主要应用形式是支架和微球,而有关硼酸盐玻璃基骨水泥的制备及性能研究却较少涉及。基于孔隙在骨组织修复材料工程领域中的重要作用,本研究以NaHCO_3和柠檬酸为气体发泡剂制备可注射的多孔硼酸盐玻璃基骨水泥,通过SEM、XRD和FTIR等方法表征其对骨水泥性能的影响。结果表明:发泡骨水泥具有良好的注射性,其注射率高达80%。SEM形貌照片显示骨水泥中大孔已被成功引入,且孔隙连通,其孔径介于10μm到800μm之间。浸泡结果表明,发泡骨水泥失重率明显提高。PBS溶液中浸泡30 d后,发泡骨水泥的失重率高达70%,而非发泡的骨水泥的失重率只有50%。此外,XRD和FTIR的结果表明,浸泡产物为羟基磷灰石(HA)。ATR的结果进一步证明了BBG和PBS溶液的反应机理,表明BBGC中孔隙的引入大大加快了其降解,促进了矿化反应的进行。     

β-TCP对玻璃基骨水泥显微结构的影响

以生物活性玻璃粉末SiO2-CaO-P2O5系统玻璃、β-TCP和磷酸铵调和液均匀混合制得多孔玻璃基骨水泥,利用XRD、FTIR和SEM对多孔骨水泥的晶相、化学组成和显微结构进行了观察和分析,并对其显气孔率进行了测试.实验结果表明,随着浸泡时间的增加,β-TCP促进了HAP晶体的生成和完善,HAP晶体呈短柱状,交织分布于玻璃颗粒间隙,尺寸大约为200nm.对试样显气孔率测试结果表明,β-TCP的降解显著增加了骨水泥的显气孔率,并且随着β-TCP含量的增加而增加.     

玻璃基生物骨水泥内部纳米羟基磷灰石的形成研究

以CaO-SiO2-P2O5系统生物玻璃和磷酸铵调和液混合制得玻璃基生物骨水泥(GBC),利用XRD、FTIR和SEM对GBC的产物晶相、化学组成和内部显微结构进行了分析,并对其力学性能进行了测试。实验结果表明,随着浸泡时间的增加GBC中的玻璃相逐步向羟基磷灰石(HAP)微晶转化,生成的磷灰石为弱结晶度的类骨状碳酸羟基磷灰石微晶,这些微晶主要分布于玻璃粉末的界面之间,端面尺寸在30～50nm,这表明GBC中所生成的HAY晶体与人体骨有很大的相似性,因而会具有良好的生物活性。对力学性能测试的结果表明,随着浸泡时间的增加GBC的抗压强度逐步增加,在30天时可达到80MPa。因而GBC不仅具有良好的生物活性,而且具有一定的力学强度。     

硅烷化介孔硼硅酸盐生物玻璃微球对PMMA骨水泥生物活性和力学性能的影响（英文）

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥因具有良好的力学性能、适宜的凝固时间和低毒性等优点而在骨科手术中作为可注射型人工骨修复材料受到广泛的应用。然而，其生物惰性可能导致假体长期植入后产生无菌性松动。本研究采用模板法制备了介孔硼硅酸盐生物玻璃微球(MBGS),并用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS)对其进行改性,制备了MBGSSI。再将硅烷化介孔硼硅酸盐生物玻璃微球(MBGSSI)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥复合,制备了一种具有良好生物活性和力学性能的复合骨水泥。实验结果表明,由于γ-MPS与MBGS的结合主要发生在介孔微球的近表面,MBGSSI比MBGS具有更大的比表面积和更小的孔容积。与MBGS/PMMA复合骨水泥相比,γ-MPS可以改善复合材料中无机相和有机相之间的结合,因此MBGSSI/PMMA复合骨水泥的力学性能得到了改善,符合ISO 5833:2002对丙烯酸类骨水泥的力学性能要求。此外,在SBF溶液中浸泡42 d后, MBGS/PMMA和MBGSSI/PMMA复合骨水泥的表面均生成了羟基磷灰石(HA),证明复合骨水泥具有良好的生物活性。因此, MB...     

非金属粉体化学镀银影响因素的研究

表面镀银的非金属粉体材料可作为导电填料用于多种领域,为探索不同助剂和pH值对镀层质量的影响及原因,以玻璃微球为材料,用几种不同高分子化合物(PEG,CMC和明胶等)做助剂,在不同的pH值(7.5,9.5,11.5和13.5)条件下进行反应,得到了镀层质量随反应时间的变化曲线(镀速曲线),并对镀银产品进行SEM分析.结果表明,PEG和乙醇均使镀层质量有所提高,其中PEG作用最明显,而CMC和明胶的加入则起反作用;镀银液pH值为13.5左右反应可得质量较好的镀层,并从机理方面对此进行了阐释;混合助剂在pH=13.5时以PEG和EtOH组合作助剂可得高质量的镀层.     

基于介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球的可注射复合骨水泥

以溶胶-凝胶法制备的介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球(MBGS)作为固相, 海藻酸钠(SA)溶液作为液相,开发了一种可注射复合骨水泥。对MBGS中氧化硼/氧化硅的比例对其质构性能及骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的影响进行表征。实验结果表明, 随着硼含量的增加, MBGS的比表面积从161.71 m²/g增大至214.28 m²/g, 平均孔径以及总孔容也随之增长, 加速了玻璃相中钙离子的释放, 使得玻璃与SA的快速交联, 改善了骨水泥可操作性能和力学性能, 凝固时间由21 min缩短至9 min, 抗压强度由3.4 MPa提升至4.1 MPa, 体外矿化性能也随之提高。综合各方面性能表现, BC-30骨水泥兼具良好的可操作性能、力学性能和体外矿化能力, 是最合适的骨水泥组分。总之, 提高MBGS的质构性能是增强复合骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的有效方法。     

不同模拟体液对硼硅酸盐生物活性玻璃基骨水泥矿化性能的影响

硼硅酸盐生物活性玻璃基(Borosilicate bioactive glass-based, BBG)骨水泥由于其优异的生物活性和生物降解性, 在治疗骨质疏松性骨折以及骨肿瘤、骨创伤、骨髓炎等疾病方面具有重要的应用前景, 受到人们的广泛关注。为进一步了解氨基酸对其植入生物体内后的矿化影响, 本研究在常规的SBF溶液中添加了不同种类及浓度的氨基酸物质, 重点研究对植入体表面形貌的影响。同时为在矿化过程中同步形成白磷钙矿(Whitlockite, WH)和羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA), 调整了SBF溶液的温度以及酸碱度和Mg²⁺浓度, 研究了不同SBF溶液中BBG骨水泥表面形成的矿化产物。研究结果表明, 不同的氨基酸及浓度的变化对矿化产物的影响有较大差异, 天冬氨酸和赖氨酸的浓度变化影响矿物的长径比, 而甘氨酸对矿物形貌的影响较小。将硼硅酸盐生物活性玻璃压片放置在70 ℃下的高Mg²⁺浓度的酸性(pH=3.5)SBF溶液中浸泡一定时间后, 能够获得HA/WH的复相矿物。     

用作关节腔滑膜切除的放射性镝锂硼玻璃微球的性能研究

制备了能用于切除关节腔滑膜的放射性硼酸镝锂(DyLB)玻璃微球,通过体外试验和动物试验研究了DyLB玻璃微球的降解性和生物相容性.实验结果表明:DyLB微球在SBF9模拟体液中发生非均匀性溶解,浸泡7d后,Dy3+的溶出量低于原始玻璃组成中Dy元素总量的0.0026wt%,Li+的溶出量则超过Li元素总量的53wt%.失重实验表明,DyLB微球具有部分生物可降解性,对所研究的三个组成,在SBF9中浸泡1d后,DyLB玻璃微球的总失重量约16%～43%;浸泡7d后,微球与SBF9模拟液反应达到平衡,失重量达到25%～55%.同时,DyLB微球具有良好的生物相容性,微球植入小鼠体内2周后,形貌发生变化并逐渐降解,期间没有引起组织损伤或异常炎症反应;DyLB微球经中子激活,活化后核纯度指标大于99.9%,符合临床应用要求.     

壳聚糖/明胶复合微球的制备及对铬离子的吸附性能

壳聚糖具有较高的吸附性能,明胶高分子链上有氨基、羟基、羧基等活性基团,对六价铬Cr(Ⅵ)具有一定的吸附螯合作用。本工作采用乳化交联法制备壳聚糖/明胶复合微球,以微球对Cr(Ⅵ)的去除率为指标,通过正交实验优化微球制备条件,并利用扫描电镜对微粒形貌进行表征。在研究复合微球对水体中Cr(Ⅵ)的吸附性能时,考察了吸附剂用量、pH值、吸附时间、温度等因素对吸附容量的影响。结果表明,壳聚糖/明胶微球的最佳制备条件为壳聚糖/明胶质量比1∶2,乳化时间40 min,乳化剂span80用量6 mL,水油比1∶7(体积比),乳化温度60℃;最佳吸附条件为:吸附剂用量2 g/L,pH值4,温度35℃,吸附时间120 min,在该条件下微球对Cr(Ⅵ)的去除率为95.5%。     

含锶硼酸盐基生物玻璃经晶化处理后对其溶解性能及体外生物活性的影响

通过对含锶硼酸盐基玻璃进行微晶化处理,以考察该玻璃由玻璃态转化为晶态时体外生物活性和降解性的改变。采用熔融法制备不同锶含量(n(SrO)=0、2%、6%)的硼硅酸盐生物玻璃,然后在700℃/4h条件下微晶化处理,分别获得微晶化前后的试样。将各组玻璃及微晶化的样品浸泡在类似于生理模拟液的0.02mol/L的K2HPO4溶液中(以1g玻璃对应100mL浸泡液的比例),置于37℃恒温条件下,进行体外生物矿化反应。用XRD和FT-IR对反应后产物进行表征,并测定不同浸泡时间下样品的质量损失率以及浸泡液的pH值。结果表明,微晶化处理前后的含锶的硼硅酸盐玻璃试样在浸泡实验中都可以转化成含锶羟基磷灰石,即微晶化后的试样仍然具有体外生物活性;并且微晶化后试样的离子溶出速度能够减缓,降低了原玻璃相对骨组织生长来说的较高的降解速度,可以更加匹配骨组织生长的周期。因此,微晶化处理硼硅酸盐玻璃可实现对降解速度的调控,使该微晶化的生物玻璃有可能在骨组织修复中得到临床应用。     

掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥的制备与性能表征

骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤, 常通过手术切除进行治疗。但术后造成的骨缺损难以自愈, 残余肿瘤细胞还会增加复发可能性。本研究开发了一种用于修复骨缺损和协同治疗骨肉瘤的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥。首先通过溶胶-凝胶法结合固态反应制备了可作为光热剂和药物载体的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷微球(MBGC-xNd), 然后将微球与海藻酸钠(SA)溶液混合制备了可同时进行光热治疗和化学治疗的可注射骨水泥(MBGC-xNd/SA)。结果表明掺Nd³⁺赋予微球可控的光热性能, 负载阿霉素(DOX)的微球显示出持续的药物释放行为。此外, 载药骨水泥的药物释放量随着温度的升高而显著增加, 说明光热疗法产生的热量可促进DOX释放。体外细胞实验结果表明, MBGC-xNd/SA具有良好的促成骨活性, 并且光热-化学联合疗法对MG-63骨肉瘤细胞起到了更显著的杀伤作用, 表现出协同效应。因此,MBGC-xNd/SA作为一种新颖的多功能骨修复材料, 在骨肉瘤的术后治疗方面具有良好的应用前景。     

含锶磷灰石骨水泥浆体的pH值及其固化体的体外细胞毒性评价

在线测量了自制含锶羟基磷灰石骨水泥(Sr-CPC)浆体在水化过程中的pH值实时变化以及各固化体在培养液中浸泡不同时间后其浸提液的pH值,并利用MTT比色法评价了该水泥固化体的体外细胞毒性.XRD与FTIR分析表明,固化体在SBF中浸泡24h后,水化产物为锶钙羟基磷灰石固溶体,而且该固溶体中含有与骨磷灰石类似的CO₃^2-;各水泥浆体pH值的在线测量表明,不同含锶量水泥浆体的pH基本在6.5-7.8之间变化,接近中性;体外细胞毒性试验表明,不同含锶量水泥固化体的细胞毒性为0或1级,且细胞毒性与各水泥固化体浸提液的浓度、作用时间有一定的关联性.     

生物活性玻璃/PLA-PEG-PLA/聚乳酸组织工程支架在SBF溶液中的降解和矿化

通过测定pH值、质量损失率、SEM、XRD和FTIR,系统研究了生物活性玻璃/聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物（PLA-PEG-PLA）/聚乳酸组织工程支架在模拟体液（SBF）中的降解和生物矿化性能。研究结果表明：随着支架在SBF溶液中浸泡时间的延长,SBF的pH值和支架的质量呈下降趋势;生物活性玻璃的存在使pH值升高,而PLA-PEG-PLA嵌段共聚物的存在使pH值降低。XRD、FTIR图谱和SEM图像表明：在SBF中浸泡一定时间后,有无定型或结晶不完善的磷灰石在生物活性玻璃/PLA-PEG-PLA/聚乳酸组织工程支架表面沉积形成,并且PLA-PEG-PLA共聚物降解速度比聚乳酸快;在SBF中浸泡7天后,PLA-PEG-PLA共聚物的含量已经很难通过FTIR检测出来。     

载替考拉宁治疗骨髓炎症的硼酸盐生物玻璃药物载体的研究

本实验制备了用于治疗骨髓炎的以硼酸盐生物活性玻璃为基体负载抗菌素的药物载体系统.此药物载体系统的固相为硼酸盐生物玻璃,其组成为6Na2O-8K2O-8MgO-22CaO-54B2O3-2P2O5(mol%);液相为壳聚糖/柠檬酸/葡萄糖溶液;所载药物为水溶性药物-替考拉宁.在体外的磷酸盐缓冲溶液(PBS)的浸泡实验中,对载体系统中的药物释放、机械性能以及玻璃基体的生物降解性进行了测试,通过高效液相色谱仪测定浸泡溶液中替考拉宁的含量.实验表明,这种硼酸盐生物活性玻璃基药物载体系统中的药物缓释可持续30d;其中,在缓释的第一周内药物缓释量仅达到72%.通过Peppas模型对药物缓释行为进行模拟,证明药物的释放过程符合F ick扩散定律.实验结果还表明,经XRD物相分析证实,这种硼酸盐生物玻璃基体在药物释放的过程中转化为羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA),显示出药物载体系统的体外生物活性.在以兔子为动物模型的体内实验中,药物载体系统治愈了兔子胫骨中的骨髓炎,而且又促进骨创伤处新骨的生成.实验证明,硼酸盐生物活性玻璃是一种既能负载抗菌素药物治疗骨髓炎,又能促进骨修复的优良的生物材料.     

微纳米生物活性玻璃的细胞基因激活性能研究

微纳米生物材料目前已成为生物医用材料领域一个研究热点和难点。大量研究表明具有微纳米结构特征的生物材料表现出了积极的生物学响应。生物活性玻璃(BG)具有较高的生物活性、生物相容性,是一类重要的骨修复材料。而微纳米生物活性玻璃(MNBG)因其具有特殊的形态结构和理化性能,引起众多研究者的关注。但是目前对MNBG的研究还主要集中在制备、表征以及其表面类骨羟基磷灰石矿物在SBF溶液中的形成活性等方面,关于MNBG的细胞相容性以及基因激活性能方面的研究还鲜有报道。通过溶胶-凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊微纳米结构和形态的MNBG,并将其浸提液与MG-63细胞共培养,研究生物玻璃溶出物对细胞增殖,成骨相关基因和蛋白表达的影响,结果证明相比于传统的熔融法制备的生物玻璃(45S5)浸提液,MNBG浸提液能够明显促进细胞增殖,激活细胞成骨相关基因,上调相关蛋白的表达,为设计和制备具有基因介导作用的新型生物活性玻璃骨修复材料提供了理论依据。     

自然唾液中介孔生物活性玻璃诱导牙釉质仿生再矿化研究

将介孔生物活性玻璃用于修复酸蚀的牙釉质, 样品经模拟刷牙后, 浸泡在自然唾液中。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)切割后透射电镜(TEM)观察、X射线能谱分析(EDX)、选区电子衍射(SAED)分析, 及纳米压痕力学测试等表征显示, 经过介孔生物活性玻璃处理后的牙釉质, 在唾液中浸泡6 h, 牙釉质表面形成棒状类骨磷灰石; 浸泡24 h, 表面形成均匀矿化层, 厚度约为100 nm, 且和牙釉质基体结合紧密, 钙磷比接近牙釉质基体。矿化层在300 µN作用下, 出现划痕爆破值, 其显微力学性能为(3.37±0.62) GPa, 弹性模量为(60.48±4.56) GPa, 均达到未酸蚀牙釉质的75%。实验结果表明, 介孔生物活性玻璃可较快地诱导矿化, 有望用于酸蚀牙釉质修复及早期龋齿的预防。     

诺氟沙星明胶磁性微球的研制及表征

利用明胶的生物相容性及经戊二醛处理可使其固化的特性, 以Fe₃O₄作为磁性内核, 以液体石蜡为有机分散介质, 通过反相悬液冷冻凝聚法制备了强磁性的诺氟沙星明胶核壳微球, 用IR、SEM、TEM、UV/Vis等技术对微球进行了性能表征, 结果表明: 微球成球性好, 无粘连, 平均直径为5～10μm, Fe₃O₄的含量为19%, 明胶的含量为74.8%, 微球载药率(w/w)为6.2%, 药物包裹率为61.4%, 5h释放药物为74.4%, 微球具有较好的缓释性.