生物陶瓷及其复合材料表面诱导类骨磷灰石层形成的研究

钙磷生物材料表面类骨磷灰石层的形成对其植入体内诱导新骨生成起非常重要的作用.本实验采用2倍模拟体液(2×SBF)为介质,通过仿生浸泡的方法研究了羟基磷灰石(HA)陶瓷及其复合材料羟基磷灰石/聚乳酸(HA/PLA)、羟基磷灰石/聚己內脂(HA/PCL)、羟基磷灰石/丝素(HA/SF)和羟基磷灰石/壳聚糖(HA/CS)表面诱导类骨磷灰石层形成的差异.实验结果表明,HA陶瓷及其复合材料在2×SBF溶液中仿生浸泡7d后,各样品表面均有一层厚度不同的类骨磷灰石层生成.并且该类骨磷灰石层的结晶度较低,晶粒较细(15～30nm),与人体自然骨无机物的结构非常类似.其中,在这4种复合材料中,HA/CS和HA/SF复合材料中因丝素蛋白和壳聚糖富含多种功能基团,能有效促进类骨磷灰石晶体的形核和生长,因而诱导类骨磷灰石生成的能力最强,显示其良好的生物活性.     

等离子体表面改性的双相磷酸钙陶瓷在SBF中类骨磷灰石形成的研究

由于材料表面类骨磷灰石的形成是材料是否具有生物活性的关键因素。因此,本文研究了等离子体活化改性的双相钙磷陶瓷(HA／TCP)在模拟体液(SBF)中形成类骨磷灰石的表面形貌、组成和结构,并探讨活化和沉积的机理。结果发现等离子体处理的HA／TCP更容易形成类骨磷灰石。其机理是等离子体中的高能、高活性的粒子轰击HA／TCP,使其表面刻蚀和粗化,也使HA／TCP晶体产生畸变活化,从而增加了钙磷陶瓷的溶解性,易使局部钙、磷离子浓度达到过饱和,有利于类骨磷灰石的成核和生长。表明等离子体表面改性提高了材料的活性。有利于促进骨的形成和生长。     

TiZrCuPd金属玻璃表面沉积钙磷层的研究

采用电化学腐蚀的方法在Ti基金属玻璃表面构建多孔粗糙结构,改善其表面活性,并通过模拟人体溶液(SBF)中的仿生矿化生长的方法在此多孔粗糙表面上成功制备了类骨磷灰石层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对电化学腐蚀和仿生生长后的表面形貌、物相组成、成分价态等进行表征。结果表明,当HNO3浓度为10%,阳极电压为2V,处理温度60℃下可以在Ti40Zr10Cu36Pd14金属玻璃表面建立均匀表面多孔结构;具有这种多孔表面的金属玻璃经过热碱处理可以在模拟人体溶液(SBF)中快速沉积类骨磷灰石层;分析表明类骨磷灰石的主要组成是羟基磷灰石(HA)。     

可注射nano HA/PAG/CS复合材料的制备与表征

通过原位聚合法制备了可注射纳米羟基磷灰石/天门冬氨酸-谷氨酸共聚物/硫酸钙复合材料(HA/PAG/CS), 采用FTIR、XRD、SEM对复合材料的组成结构、表面形貌及力学性能进行了表征, 研究了复合材料在模拟体液(SBF)中的降解性能。结果显示: 复合材料无机相羟基磷灰石、硫酸钙与有机相天门冬氨酸-谷氨酸共聚物之间存在化学相互作用, 具有良好的抗压强度; 7周后, 复合材料在SBF中完全降解, 降解方式为表面降解; 在降解过程中, 浸泡液的pH值在6.4~7.4之间变化; 复合材料在SBF中浸泡后, 其表面能够沉积磷灰石, 表明复合材料具有良好的生物活性, 有利于植入体与骨组织形成良好的界面结合。     

钛涂覆多孔羟基磷灰石涂层的制备及其生物活性

在纯钛基体表面通过电泳沉积的方法制得壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)复合涂层, 然后将复合涂层烧结形成多孔HA涂层。采用SEM对多孔HA涂层的形貌进行观察, XRD分析涂层的物相组成, 粘结拉伸实验测定涂层与基体的结合强度, 1.5倍人体模拟体液(1.5SBF)浸泡测定涂层的生物活性。结果表明: 当悬浮液中CS与HA质量比为1∶1时, 制得的CS/HA复合涂层经过700℃烧结处理, 涂层中CS热分解致孔形成多孔HA涂层, 孔径在10~25 μm, 涂层与基体的结合强度可达19.5 MPa; 在1.5SBF中浸泡5天后, 多孔HA涂层表面完全碳磷灰石化, 呈现较好的生物活性。      

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料在模拟体液(SBF)中的表面生物活性研究

通过纳米羟基磷灰石／聚酰胺66(n—HA／PA66)复合材料体外模拟体液(SBF)浸泡实验，以聚酰胺66(PA66)为对照，用IR、XRD、SEM和ICP等手段对材料的表面组成和形貌变化进行了分析，比较了PA66和n-HA／PA66复合材料的表面生物活性。结果表明，n-HA／PA66复合材料在SBF中其表面形成的HA沉积物为部分碳酸基团取代的磷灰石，而PA66在浸泡过程中Ca、P不在聚合物表面沉积；n-HA／PA66复合材料具有良好的生物活性，作为骨组织修复或替代材料具有较高的研究和应用价值。     

大孔孔径对含CO2-3的双相HA/β-TCP多孔陶瓷表面类骨磷灰石形成的影响

钙磷陶瓷植入生物体内后其表面首先形成一层含CO2-3的类骨磷灰石层.它对钙磷陶瓷诱导新骨的生成起非常重要的作用.本文以模拟体液SBF9#为介质,利用体外模拟装置首次研究了以新工艺制备的含CO2-3的双相HA/β-TCP多孔陶瓷其大孔孔径对表面类骨磷灰石形成的影响.结果表明该陶瓷因CO2-3的掺入导致类骨磷灰石晶体的形成时间大大缩短(从14d缩短至6d),且以300～400μm的大孔孔径最有利于类骨磷灰石晶体的形成.此外还有缺钙羟基磷灰石晶体的生成.而最不利于类骨磷灰石晶体形成的大孔孔径为400～500μm.大孔孔径的优化有利于该陶瓷材料骨诱导性的提高,进而有利于骨缺损的快速修复.     

PMMA/HA-GF复合材料在模拟体液中表面类骨磷灰石的形成

主要讨论了在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/无机玻璃纤维(GF)复合材料表面涂覆羟基磷灰石(HA)并经过处理后,在模拟体液中材料表面的接触角、类骨磷灰石的形成及表面微结构和形貌的变化.实验结果表明:增加PMMA/HA-FG复合材料表面的粗糙,可降低材料表面的接触角,使材料具有良好的润湿性;将材料在模拟体液中浸泡15d后,材料表面易形成团簇的、不连续的球状类骨磷灰石沉积物,主要成分为能与人体组织有良好结合的碳酸羟基磷灰石.     

磷酸钙陶瓷在不同动物的模拟体液中类骨磷灰石的形成研究

根据人、狗、猪、猴和兔五种动物体液的钙离子浓度和pH值的差异,配制了不同组分的模拟体液,将孔壁致密和有微孔的多孔磷酸钙陶瓷分别浸泡在这些模拟体液中,研究陶瓷孔隙表面类骨磷灰石的形成情况.结果表明:在模拟体液中浸泡14天后,孔壁致密的材料未见有类骨磷灰石层形成;有微孔的多孔磷酸钙陶瓷,材料孔壁表面(包括陶瓷表面较深孔隙)有类骨磷灰石层的形成,这与体内植入实验观察到的类骨磷灰石层形成和诱导成骨情况相似,可以推论类骨磷灰石层的形成的确是骨诱导的先决条件.随着钙离子浓度的增加,其孔壁表面类骨磷灰石层的形成也更为均匀,但类骨磷灰石生长快慢顺序与动物组织学观察到的骨诱导性高低的次序不完全一致.     

接枝RGD多肽磷灰石-硅灰石材料的矿化和生物学特性

应用等离子辅助化学接枝方法在磷灰石-硅灰石(AW)生物活性玻璃的表面接枝精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)多肽。采用模拟体液(SBF)浸泡方法研究了AW表面接枝RGD基团对材料体外矿化特性的影响。SEM和EDS检测结果表明,RGD多肽的引入有利于羟基磷灰石(HA)的沉积,能够增强RGD-AW复合材料的体外矿化能力,HA形貌为蠕虫状。材料MG-63细胞共培养实验以及材料新西兰成年大白兔体内植入实验的结果表明,表面化学接枝RGD多肽的RGD-AW复合材料能够显著地促进类成骨细胞的黏附和铺展,并且在2周、4周和8周时均能够加速新骨的生成及骨组织结构和功能的重建。