仿生纳米纤维支架促进骨组织再生

人口老龄化,疾病以及交通事故等造成大量的人体骨组织损伤和丢失。如何实现骨组织缺损的快速修复与再生成为临床医学研究的重要课题和目标,而生物医用材料在其中发挥着极其重要的作用。目前临床上常用的骨组织修复材料如自体骨、异体骨、合成材料（金属,陶瓷,高分子）等都存在各种各样的问题,无法实现大规模的应用和骨组织的快速有效再生。而骨组织工程学科研究多孔支架结合细胞和生长因子来实现骨组织再生,以鳃决骨科临床面临的问题为目的。最近十多年来,三维纳米纤维支架由于可以仿天然细胞外基质的结构和形态而显示出较强的促进细胞增殖、成骨分化以及骨组织修复再生的能力。主要综述具有仿生的纳米纤维及其复合支架材料的制备技术以及他们在增强细胞功能、干细胞成骨分化、及其骨组织再生中的应用。     

利用冷冻干燥原位构筑仿生型纳米羟基磷灰石、壳聚糖多孔支架材料

在目前仿生制备骨缺损修复材料研究的基础上,利用冷冻干燥技术结合原位复合方法在成分仿生的基础上进行结构仿生制备骨缺损修复材料.充分利用壳聚糖的溶解、沉析和羟基磷灰石形成特性,在室温下实现了纳米羟基磷灰石在多孔支架中的纳米分散.研究结果表明,利用冷冻干燥原位构筑的多孔支架材料拥有很好的相互贯穿多孔连通结构,孔径分布为100～136 μm,孔隙率达到96.1%.此外,原位形成的纳米羟基磷灰石(95 nm)对于多孔支架还起到了纳米增强作用,支架表现出良好的力学性能,可以根据不同缺损形状实现随意赋行.体外生物活性测试表明,该支架材料具有很好的生物活性,是一种优越的潜在骨缺损修复支架材料.     

3D打印多孔钽表面改性及功能化研究进展

金属钽具有优异的生物相容性、耐腐蚀性和骨整合能力,是具有广阔发展前景的生物医用骨科材料。通过增材制造技术（AdditiveManufacturing,AM）制备的多孔钽具有精确和个性化控制的表面成分、拓扑结构、力学性能,极大地满足了不同骨缺损临床患者的需求,适合作为承重部位的骨缺损修复材料。然而,AM多孔钽仍具有表面惰性强、骨整合能力有限、无生物活性等缺陷。分别从表面改性方法和拓扑结构优化两个角度介绍了AM多孔钽骨修复材料功能化的研究进展。概述了几种典型的表面改性方法,并分析总结了其优缺点,高成本、难加工、表面惰性是限制AM多孔钽用于表面改性的主要原因。此外,拓扑结构优化也是实现多孔钽功能化的有效途径,合适的孔隙结构不仅赋予植入体与宿主骨相匹配的力学性能,同时有利于AM多孔钽与宿主建立有效的骨整合。综述了近年来AM多孔钽拓扑结构优化的研究进展,总结了孔隙率、孔径、孔隙几何形状对多孔钽力学及生物学功能的影响。最后,对AM多孔钽骨修复材料的功能化发展及临床应用提出了展望。     

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。通过溶胶一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。     

用仿生自组装法制备的新型生物复合材料及表征

通过仿生自组装法在室温下制备了纳米碳酸化羟基磷灰石/胶原（nCHAC）复合材料,并采用X射线衍射（XRD）、热分析（TGA）和透射电镜（TEM）进行了观察和分析.结果表明,该材料具有与天然骨相同的纳米尺度和胶原蛋白无机相,含有（2.8～14.7）w%的碳酸化HA成分;其显微结构是矿化的胶原纤维束,类似于天然骨的分级结构.揭示了碳酸化HA和胶原含量不同的复合材料中,具有微小差别的自组装单元.碳酸的百分含量影响矿物的晶体尺寸和胶原纤维的组装.因此,nCHAC复合材料是有前途的硬组织修复用材料,其所具有的特殊性能要归功于生物仿生制备出的nCHAC材料有与天然骨类似的成分和类似的微观结构.     

羟基磷灰石纳米粒子表面修饰的研究进展

羟基磷灰石是人体骨骼和牙齿的主要无机成分,具有良好的生物相容性和生物活性,且能诱导骨组织的生长,促进组织缺损的修复,是性能优异的骨修复材料。近年来,纳米羟基磷灰石由于其独特的性能,在生物医学领域展现出新的应用功能。但是,为了发挥纳米羟基磷灰石独特的功能特性,常常需要对其进行表面修饰,以满足生物医学应用的条件和要求。从生物医学角度,针对羟基磷灰石纳米粒子在生物显影、DNA转染、药物递送、与高分子复合、促进成骨和抑菌等方面的应用,对羟基磷灰石纳米粒子的表面修饰研究进行论述,探讨相关表面修饰思路和技术及修饰应用效果。通过表面修饰,不仅可以提高羟基磷灰石纳米粒子的分散性和悬浮稳定性,提升药物装载能力和促进成骨能力,还可以赋予其生物显影能力、主动靶向功能和抑菌能力。总之,表面修饰是一种促进羟基磷灰石纳米粒子生物医学应用的有效手段。     

壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料动物体内植入实验研究

将壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料植入兔股骨髁内,进行大体观察和X光片观察,并分别在植入兔股骨髁内8、16和24周,取出样本进行组织学观察和环境扫描电镜观察,研究植入材料与骨组织界面的结合状况和材料在动物体内的降解过程及新骨重建生成状况,探索材料在体内的降解机制和成骨机制.结果表明:壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥在骨组织内具有良好的生物相容、组织相容性和和骨结合性,能够与自然骨组织形成紧密的骨性结合.材料在体内具有较快的降解速度,植入24周后,80%以上材料降解,被新生骨组织替代,该材料还具有良好的可塑性和临床操作性,是一种很有临床应用前景的骨修复材料.     

天然HA与双相磷酸钙复合支架修复骨缺损对比研究

以真空冷冻干燥方法制备骨碎补-天然羟基磷灰石-壳聚糖和骨碎补-双相磷酸钙-壳聚糖两种复合多孔支架材料。通过对两种材料的组织结构、性能及观察不同时间兔颌骨骨缺损修复状态的研究,比较这两种支架材料的成骨性能。结果表明:骨碎补-天然羟基磷灰石-壳聚糖支架材料具有天然骨的结构及多孔形态,利于骨组织长入,骨密度值更高、骨修复速率高和骨吸收重建过程也优于双相磷酸钙的复合多孔支架材料,具有更好的成骨活性。     

ChS/CSA/nHAP原位复合支架的研制及细胞学研究

制备一种新型的ChS/CSA/nHAP原位复合纳米骨修复支架,并对其进行细胞学研究。利用原位复合及冷冻干燥技术制备ChS/CSA/nHAP原位复合支架;采用乳鼠成骨细胞建立支架的体外评价模型,MTT法细胞增殖测定、细胞蛋白含量和碱性磷酸酶活性测定探究支架的细胞相容性及对成骨细胞功能的影响。结果表明:低结晶度的碳酸化nHAP均匀地分布在ChS/CSA有机基质中,支架具有类骨的微孔结构,可促进成骨细胞增殖、分化。因此ChS/CSA/nHAP原位复合支架具有良好的细胞相容性,有望成为一种新型骨组织修复材料。     

可降解镁基金属骨缺损修复材料的研究探索

由于各种原因所造成的骨缺损的修复是临床上一项具有挑战的难题,理想的骨修复材料应同时具备良好的生物相容性、骨传导、骨诱导以及成骨功能。自体骨虽然被视为骨修复材料的"金标准",却存在取骨量有限和取骨区并发症等问题,而人工合成骨修复材料则还不具备骨诱导能力以及成骨性能,因此临床常用的骨移植材料以及骨移植替代材料都存在各自的应用局限。可降解镁基金属(纯Mg和镁合金)由于具有生物可降解、良好的生物相容性以及与骨组织接近的弹性模量和密度等特性受到人们的广泛关注。本文较系统地综述了镁基金属在骨填充应用研究中的生物学行为,包括良好的促成骨、骨传导能力,潜在的骨诱导作用,以及抗菌、抗肿瘤等独特的生物功能,虽然其在临床应用上仍需要继续研究探索,但不可否认其在骨缺损修复方面具有巨大的优势和潜力,有望成为新一代骨缺损修复替代材料。     

Multilayer Roll-Bonded Sandwich: Processing,Mechanical Performance,and Bioactive Behavior

Multifunctionality and improving the properties of materials make it necessary to use hybrid systems such as combinations of metals with polymers. Their applications can be found in all areas where light weight and improved and adapted mechanical properties as well as high functionality are needed. Moreover, tailored types of hybrids can be interesting for biomedical applications, as under specific conditions they show, e.g., good strength combined with high elasticity. Herein, we present preliminary tests on the biomimetic behavior of AISI SS316L/polypropylene copolymer/AISI SS316L sandwich. Biomimetic coatings were produced by inducing a calcium phosphate layer in a way similar to the process of natural bone formation. Knowledge of the formability of three-layered sandwich sheets and their biomimetic behavior is presented.     

新型环保海洋防污材料研究进展

简要论述了海洋防污材料的发展历史及其防污机理,评述了新型环保高性能海洋防污材料的最新研究进展。自有机锡自抛光防污涂料被禁用后,基于聚丙烯酸锌、聚丙烯酸铜和聚丙烯酸硅烷酯的无锡自抛光防污涂料得到了广泛应用。为进一步提升其防污性能和环保性能,接枝防污官能团防污材料、生物降解高分子基防污材料、主链降解型自抛光防污材料、减阻型防污材料以及仿生防污材料成为当今的研究热点。介绍了席夫碱、草甘膦、苯并异噻唑啉酮等几种防污官能团的接枝方法及其防污效果,指出这类方法可提高防污剂的利用率,使防污剂释放更平稳,但实用化还需解决防污剂接枝改性后防污能力下降以及合成工艺复杂等问题。重点介绍了生物降解高分子基防污材料,特别是主链降解-侧链水解型防污材料的结构和合成方法。由于该类可降解/水解树脂具有良好的力学性能和水解可调控性,所制备的防污涂料即使在静态下,防污剂也释放平稳,因此可用于开发新型主链降解型自抛光防污涂料,以提高涂层的静态防污长效性,具有良好的应用前景。还介绍了通过对高分子树脂改性等方法降低涂层水解后的表面粗糙度,该类防污涂层具有良好的减阻性能。最后介绍了仿生防污材料的研究进展。     

人工关节与仿生软骨材料的表面改性及其摩擦学研究进展

对患有严重关节疾病的患者进行人工关节置换手术,是临床上有效的治疗方案.现有的人工关节及仿生软骨制作材料主要以金属、陶瓷、聚合物材料及强韧水凝胶等为主,然而在苛刻的关节负载摩擦剪切环境下,上述材料均面临着一个共性技术问题——表面磨损严重,进而影响其使用寿命.因此,利用表面改性技术和仿生学材料设计理念,制备具有"低摩擦-高承载-长耐磨"功能一体化的新型人工关节具有重要的实际意义和工程价值.首先总结了金属、陶瓷、聚合物基硬质人工关节材料的研究和发展历程,并阐述了不同表面改性技术在提升硬质人工关节材料表面润滑和抗磨性能方面的优势.进一步,详细介绍了近年来以水凝胶基材料为代表的新型仿生关节软骨润滑材料的最新研究进展,具体包括高性能本体水凝胶与水凝胶软骨材料的表面改性,从承载和抗磨角度,强调了仿生层状结构化水凝胶材料作为新型关节软骨替代物的潜在优势.此外,结合国际上生物润滑领域最新动态,系统概述了在天然骨组织和硬质人工关节材料表面键合水凝胶润滑涂层这一新兴研究方向.最后,从材料仿生学设计和表面水润滑改性两方面,提出了新型人工关节材料未来的研究重点和发展方向.     

高压合成工艺中固体密封传压介质研制探讨

分析了我国高压合成工艺中密封传压介质原料应具有的性能——传压性、密封性、黏滞性、流变性、化学惰性、绝缘性及热传导性。从原料组成与结构两方面探讨了密封传压介质的研制方向,指出层状硅酸盐矿物是目前密封传压介质原料的选择原料。同时,密封传压介质的结构对其使用性能也有重要影响,应在扩大合成腔体、方腔体、非立方体等非传统结构上进行深入研究。最后,提出密封传压介质粉压成型、焙烧制作工艺过程及其注意的问题。     

一种制备仿生生物活性钙磷涂层的新方法

提出了一种在导电材料表面制备仿生生物活性钙磷涂层的新方法，即首先经阴极声电化学处理材料使表面带上含钙离子的功能化基团，然后浸入过饱和溶液，钙磷晶体在功能化表面上发生异相成核生长，从而形成薄膜或涂层。根据该方法，成功地在碳／碳复合材料表面制备了仿生五水磷酸八钙涂层，实现了生物惰性碳／碳复合材料表面生物活化改性。     

The biomimetic study of composite materials

Composite materials employ both matrix and reinforcement properties to provide high performance, but they are difficult to design. Biomaterials in nature are composites that provide inspiring examples of completeness and efficiency. Biomimetic analyses and biomimetic design and testing are a new direction in the study of composite materials. In this article, several examples show how biomimetic methods can significantly improve material properties.     

Biomi metic coating of calciumphosphate on biometallic materials

1 INTRODUCTIONIn the recent years ,there is a huge develop-ment in biomaterials that are specially designed torepair and reconstruct damaged or diseased parts ofthe human bones[1 5]. Biometallic materials , suchas titaniumand titaniumalloys , have been mainlyused as bonei mplants due totheir good biocompat-ibility . However , a fibrous tissue was normallydetected at the interface between bone and bio-material due to its poor osteoconductivity , whichfinally would result in the lossening of…     

可降解锌基骨植入材料及其表面改性研究进展

医用锌及锌合金有望成为新一代可降解骨植入物材料来促进骨缺损的修复。概述了可降解医用锌基材料的优势,包括较好的生物安全性和抗菌效果、能促进植入部位周围血管和新骨的生成以及骨相关基因的表达能力。在此基础上,从基底材料、细胞种类及实验结果等方面系统总结了近年来关于可降解医用锌基材料生物相容性和降解行为的研究。同时,归纳了可降解医用锌在临床修复骨缺损方面所面临的主要问题和挑战,包括较差的力学性能和较强的细胞毒性。可降解医用锌较差的力学性能可以通过合金化进行改善,概述了多种新型医用锌合金的力学性能及其生物相容性。表面改性是提高可降解医用锌基表面生物相容性和调控降解的有效手段。从基底样品、表面改性手段、使用的细胞或动物模型以及细胞相容性和降解行为等方面,综述了近年来可降解锌基骨植入材料表面改性的研究现状,提出了可降解锌基骨植入材料表面改性目前所面临的难点问题,包括传统表面改性手段加剧了锌离子的释放或在表面改性后可降解医用锌的生物相容性改善功效不足,以及未来的发展方向。