多孔ZnO/羟基磷灰石生物复合材料的制备与性能

利用放电等离子烧结技术制备多孔ZnO/羟基磷灰石（HA）生物复合材料,研究不同纳米ZnO含量对ZnO/HA复合材料微观结构、孔隙特征、力学性能、矿化和降解性能的影响。结果表明:烧结后ZnO/HA复合材料主要由HA相和ZnO相组成;随着ZnO含量提高,多孔ZnO/HA复合材料孔隙率缓慢增大,抗压强度略有减小,弹性模量变化不大;多孔ZnO/HA复合材料的孔隙率>40%,孔径在50～500 μm之间,抗压强度>148 MPa,弹性模量为6.5 GPa左右,能够满足骨修复材料的要求;模拟人工体液中矿化和降解实验表明,多孔ZnO/HA复合材料浸泡7天后表面开始形成大量类骨磷灰石层,且随着ZnO含量增加,磷灰石形成能力明显增强而降解速率加快。      

骨组织工程用纳米羟基磷灰石/ 壳聚糖多孔支架材料的制备及性能表征

以16.7%(质量分数)的柠檬酸水溶液作溶剂,通过粒子沥滤法制备了 n HA/CS多孔材料,并对其进行了IR、XRD、SEM、孔隙率及力学性能测试。结果表明n HA/CS复合材料中羟基磷灰石呈弱结晶状态,复合前后两组分的化学组成未发生显著变化,但两相间发生了相互作用。多孔材料呈高度多孔结构,孔壁上富含微孔,孔间贯通性高;复合材料/致孔剂质量比为1时,多孔材料的孔隙率为 53%,其抗压强度可达17 MPa左右,可以满足组织工程支架材料的要求。     

纳米磷灰石晶体/聚酰胺复合骨组织工程支架材料的研究

采用常压共溶、共沉淀和水热处理的方法制备了纳米磷灰石晶体／聚酰胺复合骨组织工程支架材料。纳米磷灰石在复合材料中含量高达60wt％(重量比),纳米磷灰石和聚酰胺之间有化学键结合,材料的力学性能接近自然骨水平。复合材料可加工成块状多孔体,材料的孔隙率为55％-70％,平均孔径为300μm,多孔支架不仅有大孔,而且大孔壁上含有丰富微孔,是一种非常有发展前景的组织工程材料。     

孔结构渐变聚己内酯/羟基磷灰石仿生骨材料

为获得具有类似人骨的渐变孔结构、力学性能良好的羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/聚己内酯(polycaprolactone,PCL)仿生骨材料,采用水热法制备了HA粉末,通过溶剂共混法将其与PCL复合,并采用浇铸/NaCl微粒浸出法制备了多孔状HA/PCL复合材料.通过控制造孔剂NaCl的粒径和用量得到了不同孔径、不同孔隙率的HA/PCL复合材料及具有渐变孔结构的HA/PCL复合材料.利用光学显微镜观察了其孔结构,结果为孔径在100～300μm,最大孔隙率达到80%.同时研究了它们在人体体温附近(37±5)℃的力学性能,结果表明渐变孔结构的HA/PCL复合材料的力学性能较单一孔结构的HA/PCL复合材料有了很大的提高.通过梯度造孔不仅可获得与人骨极为类似的多孔仿生材料,同时还可大幅提高多孔材料的力学性能.     

注射成型羟基磷灰石/聚酰胺6多孔支架的微观结构和力学性能

采用注射成型法制备了羟基磷灰石/聚酰胺6(HA/PA6)多孔支架,用SEM、XRD、DSC等手段表征了支架的组成结构和形貌,检测了其力学性能.研究表明,调节羟基磷灰石(HA)含量、偶氮二甲酰胺(AC)用量和预塑量能有效控制支架的力学性能、孔径大小和孔隙率.HA/PA6支架的孔径在100～500μm左右,孔隙率达到甚至超...     

超临界CO2中制备聚乳酸/羟基磷灰石复合支架材料

利用盐析/超临界CO2复合方法制备了一系列的PDLLA/HA三维多孔支架材料.利用这种方法可以避免使用有机溶剂、较高温度和降低常规气体发泡法所需的较长时间.制备的三维多孔支架的孔隙率最高达91%,孔与孔之间相互连通,孔分布均匀,孔径大小为100～300μm,抗压强度明显增加.详细研究了CO2压力、温度、浸润时间以及致孔剂含量等条件的变化对复合材料形貌和孔隙率的影响.     

纳米羟基磷灰石／丝素蛋白多孔支架材料的制备和表征

采用硝酸钙-丝素蛋白溶液与磷酸钠反应仿生合成纳米羟基磷灰石/丝素蛋白(n-HA/SF)复合材料,并以NaHCO3和NaCl为致孔剂制备了多孔复合支架材料,采用TEM、IR、SEM和EDX对其进行了表征.结果表明,复合材料中HA的粒径在20～50nm之间,是一种CO2-3部分替代型弱结晶类骨针晶,在形貌和尺寸等方面类似于人体骨磷灰石晶体;HA和SF两相间存在强烈的键合作用,复合支架材料呈高度多孔结构,孔壁上富含微孔,孔隙间贯通性高.EDX分析结果表明,HA在有机基体中分布均匀,钙磷元素比为1.66,当复合材料和致孔剂的比例为1:0.5时,其抗压强度可达20.23MPa.     

纳米羟基磷灰石/聚乳酸多孔生物工程材料的制备与性能

纳米羟基磷灰石(n HA)/聚乳酸(PLA)生物工程材料可作为骨的替代材料,在医学上有较大的应用价值。n HA是骨组织的主要成分,有良好的生物活性,可作为骨组织工程材料的填充物;而PLA在生物体内可完全降解,有良好的生物相容性。文中通过制备多孔n HA/PLA复合材料,探讨最佳的n HA添加量以及高效的致孔方法。实验发现,n HA分散在PLA的过程中,通过乙醇溶剂的引入制备出多孔复合材料,制备方法简单高效无毒,所得样品有较好的孔结构;而XRD测试结果表明n HA可以促进PLA的结晶,为PLA的结晶研究提供了借鉴。同时,观察SEM图发现,实验中以m(n HA)∶m(PLA)≤3∶10比例改性为宜,而最佳的添加比例为m(HA)∶m(PLA)=1∶10,此时制得的样品具有较好的成孔性。     

表面多孔Ti-羟基磷灰石/Ti-Ag生物梯度复合材料的制备与性能

采用放电等离子烧结技术制备表面多孔Ti-羟基磷灰石（HA）/Ti-Ag生物梯度复合材料,研究了不同HA含量对复合材料微观结构、界面结合、表面孔隙特征、力学性能及体外生物活性的影响及机制。结果表明,表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料中间基体合金主要由α-Ti和Ti₂Ag相组成,表面多孔层主要由α-Ti和HA相组成,同时还存在少量CaO、CaTiO₃、Ti₅P₃等反应相;表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料中间基体与表面多孔层形成稳定的冶金结合,但随着HA含量增加,反应相增多,界面结合变差,表面孔隙率和平均孔径呈增大趋势,导致平均抗压强度减小且弹性模量降低,因此过高的HA含量会导致材料力学性能下降;体外生物活性实验表明,表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料在人工模拟体液中浸泡7天后表面生成大量类骨磷灰石层,并且随着HA含量的增大,磷灰石形成能力明显增强。      

羧甲基壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合支架材料的制备及生物安全性

为了探讨羧甲基壳聚糖/纳米羟基磷灰石(CMCTS/n-HA)复合支架材料的制备及其生物安全性,采用化学沉淀法合成了纳米羟基磷灰石粉体（n-HA）; 以无水乙醇为沥滤剂,以16.7% (质量分数)的柠檬酸水溶液作粘接剂, 通过粒子沥滤法制备CMCTS/n-HA多孔复合材料。对其孔隙率及抗压强度进行测试,并将其植入大白兔骨缺损处观察组织学变化并进行肝肾功能检测。CMCTS/n-HA复合多孔材料的孔隙率接近75％,孔隙尺寸分布约从几微米到600 μm,并且孔隙之间相互贯通,其抗压强度可达21 MPa以上,植入大白兔骨缺损处未见引起骨组织明显的炎症反应及骨坏死, 肝肾功能检测未发现有肝肾毒性。CMCTS/n-HA可以满足骨组织工程支架的基本要求。      

有机硅交联剂对硅树脂/聚苯乙烯多孔复合材料性能的影响

以苯乙烯(St)为单体,含甲基丙烯酰氧基丙基的有机硅树脂(MTQ)为交联剂,采用高内相比乳液模板(HIPE)法制备了蜂窝状、低密度及高孔隙率的MTQ/聚苯乙烯(PS)多孔复合材料,研究了MTQ对聚合物多孔复合材料微观结构、压缩性能及热稳定性的影响。结果表明:MTQ/PS多孔复合材料的泡孔呈立体球形且泡孔壁上有丰富的互连孔,相互贯通性良好,泡孔直径为2~9μm,互连孔的孔径大小介于0.35~1.85μm;所得多孔材料孔隙率可控,总孔隙率最高可达92%;该多孔复合材料的压缩强度为0.28~0.74 MPa,压缩模量为4.86~13.54MPa。当MTQ与St的质量比为30:100时,可获得泡孔直径较小、互连孔道较窄、压缩性能和热稳定性较好的MTQ/PS多孔复合材料。      

壳聚糖/磷灰石-硅灰石复合多孔支架材料的制备与性能

以磷灰石-硅灰石(AW)生物活性多孔玻璃陶瓷支架材料为基体,采用物理包被法制备了壳聚糖(CS)/AW复合多孔支架材料,通过红外图谱分析、扫描电镜、光学显微镜、强度检测等分析测试方法,研究了复合材料的组成、微观结构、力学和矿化性能。结果发现：复合材料与AW多孔支架材料基体相比,仍具有三维贯通且分布均匀的孔隙结构,孔径尺寸约 100～500μm,孔隙率为80%左右,且力学性能明显增强,平均抗压强度可达3.11 MPa,比多孔AW支架材料基体的平均抗压强度提高了8.3倍。体外模拟体液浸泡实验表明,复合材料具有较高的矿化功能,预示材料具有较好的生物活性。这种复合材料可望作为人体非承重部位的植入骨修复体和组织工程支架使用。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合材料屏障膜的体外生物相容性

用相转移法制备了用于引导骨再生的纳米磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)和载银纳米羟基磷灰石/二氧化钛/聚酰胺66(Ag-HA-TiO₂/PA66)复合生物材料屏障膜, 并通过与骨髓基质干细胞(BMSC)共培养评价了其体外生物相容性。扫描电子显微镜(SEM)观察显示,制备的复合材料膜为不对称多孔膜,一面是孔径小于10μm的微孔层,另一面是孔径在30～200μm的大孔结构。四唑盐比色(MTT)和流式细胞术(FCM)试验结果表明：n-HA/PA66膜具有良好的细胞亲和力,有利于BMSC的黏附、生长和减少凋亡;Ag-HA-TiO₂/PA66 膜也具有良好的生物相容性,但加速了BMSC的凋亡。2种膜的结构和生物相容性能够满足引导骨组织再生膜材料的要求。     

Ti-C含量对多孔TiC/FeAl复合材料孔型结构和力学性能的影响

以尿素为造孔剂,利用自蔓延高温合成技术制备了多孔TiC/FeAl复合材料,主要考察了Ti-C含量（质量分数为15wt%~35wt%）对多孔TiC/FeAl复合材料孔型结构和压缩性能的影响。当Ti-C含量不高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料由毫米孔和孔壁微孔组成规则的复合孔型结构。相互连通的毫米孔产生于尿素颗粒的挥发和液相迁移;微孔尺寸为10~50 μm,产生于Fe-Al-Ti-C粉末的自蔓延过程,孔径随Ti-C含量的增加而增大。通过调整尿素的体积分数,多孔TiC/FeAl复合材料的孔隙率可控制在56.64%~85.35%。当Ti-C含量不高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料的抗压强度随Ti-C含量的增加而增大。当Ti-C含量高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料壁面微孔形状很不规则,且抗压强度下降。孔隙率约为64.3%时,多孔Fe-Al金属间化合物和TiC/FeAl复合材料（Ti-C含量为25wt%）的抗压强度分别为20.03 MPa和66.68 MPa,对应的应变值分别为4.77%和8.21%。另外,多孔TiC/FeAl复合材料的压缩性能可用Gibson-Ashby模型来解释。     

β-磷酸三钙/聚L-乳酸与大鼠骨膜成骨细胞复合骨修复材料的研究

采用溶液浇铸-模压成型-沥滤方法制备了β-TCP/PLLA多孔支架材料, 将支架材料与大鼠骨膜成骨细胞复合获得新型组织工程骨修复材料. 通过抗压强度及压缩模量的表征研究了支架材料的力学性能; 采用SEM观测、MTT法、碱性磷酸酶活性及骨钙素分泌量检测细胞复合材料的体外成骨特性; 通过裸鼠肌袋种植, 以组织学方法评价细胞复合材料的异位成骨能力. 结果表明: β-TCP/PLLA多孔支架材料孔隙率可调, 孔径为100～00μm, 孔道相互贯通; 材料抗压强度和压缩模量随孔隙率的增大而降低, β-TCP复合PLLA后材料的力学性能高于同孔隙率的纯PLLA多孔材料; 复合支架材料适宜骨膜成骨细胞粘附和生长, 无细胞毒性; 骨膜成骨细胞复合β-TCP/PLLA支架材料的体外成骨特性良好, 且具有体内异位成骨能力.     

Nanostructured bioactive glass coating on porous hydroxyapatite scaffold for strength enhancement

Many attempts have been focused on preparing highly porous scaffolds with appropriate mechanical strength. This paper has developed a new route to enhance the compressive strength of porous HA (hydroxyapatite) scaffold (porosity: ∼ 83%, mean pore size:∼ 800 μm). Briefly this route included nanostructure coating of bioactive glass on struts of porous HA. Coating microstructure consisted of the grains with the range between 91 and 320 nm and micron size pores that could be detected by SEM observation. This simple method improved the compressive strength of highly porous HA from 0.22 to 1.49 MPa. The obtained scaffolds provided good mechanical support while maintaining bioactivity so they could be used as tissue engineering scaffolds for low-load bearing applications.     

Effects of rheological properties on ice-templated porous hydroxyapatite ceramics

Freeze casting of aqueous suspension was investigated as a method for fabricating hydroxyapatite (HA) porous ceramics with lamellar structures. The rheological properties of HA suspensions employed in the ice-templated process were investigated systematically. Well aligned lamellar pores and dense ceramic walls were obtained successfully in HA porous ceramics with the porosity of 68–81% and compressive strength of 0.9–2.4 MPa. The results exhibited a strong correlation between the rheological properties of the employed suspensions and the morphology and mechanical properties of ice-templated porous HA ceramics, in terms of lamellar pore characteristics, porosities and compressive strengths. The ability to produce aligned pores and achieve the manipulation of porous HA microstructures by controlling the rheological parameters were demonstrated, revealing the potential of the ice-templated method for the fabrication of HA scaffolds in biomedical applications.     

多孔n-HA/CS/PA66三元复合支架材料的制备及性能

采用常压共混复合法制备了纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚酰胺66(n-HA/CS/PA 66)三元复合材料,并以乙醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠混合物为致孔剂的粒子沥滤法制备了n-HA/CS/PA 66三元复合多孔支架材料,用燃烧试验、IR、XRD、SEM、孔隙率及力学性能测试等手段对其进行了表征。结果表明,n-HA在复合材料中分布均匀且呈弱结晶状态,复合前后三组分的化学组成未发生显著变化,但三相间两两均发生了相互作用。在制备n-HA/CS/PA 66多孔材料时,加入少量的聚乙烯吡咯烷酮可使该多孔材料孔隙率更高,孔的贯通性更好。     

Effects of binder system and processing parameters on formability of porous Ti/HA composite through powder injection molding

Porous titanium-hydroxyapatite (Ti/HA) composite is a developed composite material suitable for bio-medical applications. Powder injection molding (PIM) with space holder method is used to produce porous Ti/HA with mechanical properties, similar to human bone, and pores helps to initiate tissue growth. However, the differences in physical and mechanical properties of these composites are the main challenges during debinding and sintering. Therefore, the main objective is to determine effects of binder systems and processing parameters on formability of Ti/HA composite. In PIM, a binder system is necessary to produce green and ultimately sintered part. There are two binder systems and variation of sintering temperature has been used. Results revealed that Polyethylene glycol (PEG)-based binder system is applicable with NaCl space holder and optimum sintering parameters, including temperature, heating rate, and holding time of 1300 °C, 10 °C/min, and 5 h, respectively. The fabricated porous Ti/HA exhibits average porosity, pore size distribution, compressive strength, and roughness values of 55%, 60 μm to 170 μm, 370 MPa, and 0.323 μm, respectively. FESEM results showed that the pores are interconnected. It may be an appropriate material for future bio-medical applications.     

纳米复合支架结构与生物学性能

通过复合成型致孔一体技术制备纳米羟基磷灰石/聚酰胺66 (n-HA/PA66) 硬组织修复支架,采用SEM、XRD、IR和燃烧实验等测试手段对复合支架进行表征。结果表明:n-HA粒子以纳米尺度均匀分布于复合支架材料中;复合材料的两相界面为氢键键合和配位键合;支架的孔隙相互贯通,不仅有平均孔径约450 μ m的大孔,大孔壁上还富含0.5~50 μ m的微孔。动物实验证实,该纳米复合支架具有高的生物活性和好的组织相容性,能与硬组织形成骨性结合,其孔隙范围有利于骨组织、血管、骨细胞的长入,可作为硬组织修复的良好载体。