含锰锌铁氧体磁性生物活性玻璃陶瓷制备工艺及其性能研究

在磷灰石/硅灰石生物活性玻璃陶瓷(A-WGC)中掺杂锰锌铁氧体, 制备出一种新型的磁性生物活性玻璃陶瓷, 并研究了不同制备工艺对其磁性和生物活性的影响. 结果表明, 使用不同掺杂工艺制备的材料的主晶相均为硅灰石、磷灰石、氟磷灰石和分子式为Zn_0.75Mn_0.75Fe _1.5O₄的锰锌铁氧体. 在充磁至7.96×10⁵A·m^-1时, 各材料的饱和磁化强度相差不大, 在5.4~5.9A·m²·kg^-1之间. 材料的生物活性与烧结前和锰锌铁氧体前驱体复合的A-WGC原料的反应活性有关, A-WGC原料的反应活性越低, 材料的生物活性越好. 比较各材料, 采用将A-WGC前驱体高温煅烧后再与锰锌铁氧体前驱体固相混合的工艺制备的材料具有良好的磁性和较高的生物活性.     

等离子喷涂 AP40生物活性玻璃陶瓷涂层的结构和性能

采用大气等离子喷涂技术，在TiA16V4基体上制备了AP40玻璃陶瓷涂层．利用光学显微镜、SEM和XRD分析技术对涂层形貌、显微组织结构和相组成进行了研究．探讨了热处理工艺对涂层组织结构及其性能的影响，并按德国DIN 50160标准进行涂层的拉伸强度试验．结果表明：等离子喷涂AP40玻璃陶瓷涂层在喷涂态，只有较低的结晶度．喷涂工艺对涂层的孔隙率和粉末沉积率有较大的影响．合适的热处理工艺可提高涂层的结晶度，减少孔隙以及提高结合强度．     

钙铁硅铁磁体微晶玻璃的细胞学及动物学实验研究

采用细胞学实验和动物实验方法对用于温热治疗肿瘤的钙铁硅磁体微晶玻璃进行生物活性研究。动物试验结果表明，试样对动物无明显毒性，对动物的生长也无任何不利影响。细胞学实验结果表明，试样的细胞生物活性良好。     

一种新型掺铕磁性生物玻璃陶瓷的制备与研究

通过溶胶．凝胶（sol-gel）工艺制备了一种掺铕磷灰石，硅灰石磁性生物玻璃陶瓷（apatite-wollastonite magnetic glass ceramic，AWMGC）。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、振动磁强计（VSM）等方法分析材料晶相组成、显微结构、磁性、生物活性；并通过与人肝细胞L02、骨髓基质干细胞（MSC）复合培养对新制备的AWMGC的生物相容性及其对人体细胞的作用进行了实验分析。结果表明：掺有适量稀土铕（Eu）的生物玻璃陶瓷既能够保持良好的生物活性，又能表现出一定的磁性。是一类十分具有发展潜力的骨修复材料、骨组织工程支架材料。     

含钙铁氧体磁性生物活性玻璃陶瓷热种子的制备与表征

本工作将钙铁氧体与溶胶-凝胶法制得的生物活性玻璃陶瓷复合,制备了含钙铁氧体磁性生物活性玻璃陶瓷磁热种子。对所制得材料的物相组成、磁性、体外生物活性、磁生热能力及磁热对肿瘤细胞的杀伤效应、组织相容性进行了表征。结果表明,材料主晶相为CaSiO₃、Ca₅(PO₄)₃F和CaFe₂O₄。充磁约8×10⁵ A·m-1时,材料饱和磁化强度约5 A·m²·kg-1,矫顽力约2×10⁴ A·m-1。暴露在342 kHz、1×10³ A/m的交变磁场下,0.1 g材料20 min内即能实现升温约40 ℃。在浸泡入模拟体液中14 d后,材料表面能形成不连续的含有碳酸根生物的活性层。MTT细胞增殖实验显示材料无细胞毒性,MG63细胞能在材料上粘附和生长。将材料与VX2细胞在交变磁场下复合培养20 min,材料周围出现明显的死亡细胞圈。兔肌肉植入实验显示材料组织相容性良好。     

磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷表面接枝多肽改性研究

为在磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷(Apatite-Wollastonite Bioactive Glass-Ceramic, AW)表面引入能够促进细胞粘附的RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)多肽以提高其生物活性, 采用低温等离子法在材料的表面引入活性氨基基团, 并通过浸渍法使氨基基团与多肽发生反应。采用XRD、XPS、ATR-FTIR对AW的相组成及表面改性特性进行表征, 确认通过低温等离子法在AW表面接上氨基, RGD多肽分子与氨基反应以化学键合的形式接枝到材料表面(RGD-AW), 实现了在AW表面接枝生物大分子的改性。将改性前后的材料分别与类成骨细胞(MG63细胞)混合培养并使用荧光显微镜、SEM及MTT等测试方法对材料的细胞生物学性能进行了表征。细胞实验结果表明: 接枝RGD多肽分子的材料在细胞培养的早期阶段比AW更有利于细胞的粘附及铺展。     

γ-硅酸二钙陶瓷的生物活性和细胞毒性研究

对溶胶-凝胶法合成的硅酸二钙粉体通过冷等静压成型,在1450℃下无压烧结,制备出高纯度的,γ-硅酸二钙(γ-Ca₂SiO₄)陶瓷,并对γ-Ca₂SiO₄陶瓷的体外(in vitro)生物活性和细胞毒性进行了研究.实验结果表明,该陶瓷具有优良的生物活性,在模拟体液(SBF)中浸泡72h后陶瓷表面沉积类骨碳酸羟基磷灰石层(CHA);材料溶解释放的钙、硅离子对成纤维细胞无毒副作用,在适当浓度下还能促进细胞增殖;该陶瓷还能支持骨髓间质干细胞(BMSCs) 的贴壁、黏附和铺展.因此,γ-Ca₂SiO₄陶瓷是一种生物活性优良和无细胞毒性的新型生物活性陶瓷材料.     

生物玻璃涂层植入材料的动物实验研究

本文利用扫描电镜、电子探针等手段,研究分析了生物玻璃涂层植入动物骨组织后,涂层表面与骨界面的显微变化及元素分布,生物实验结果,羟脯氨酸和氨基已糖含量与骨折后羟脯氨酸和氨基已糖含量变化的趋势一致。     

基于照明及眼动实验的冰箱操作界面优化设计

目的 随着人们生活水平的提升,冰箱已然成为了每家每户必不可少的家用电器,冰箱操作界面的可用性也越来越受到用户的重视。经调查发现,用户对于市面上大多数冰箱操作界面的设计并不满意,因此通过设计照明及眼动实验对冰箱操作界面进行优化,以提升用户的视觉和操作体验。方法 选取3款冰箱操作界面作为研究对象,在环境照度为150 lx的家居环境下,设计照明实验,测量冰箱操作界面上小字符、中字符和大字符的亮度以及字符与背景的亮度对比度,结合被试主观评价确定最优亮度区间、最优亮度对比度区间。通过设计眼动实验,获取被试佩戴眼动仪完成指定任务的精确时间、瞳孔直径数据、轨迹图及热点图,分析3款冰箱操作界面设计上的优劣。结果 照明实验得出了小、中、大字符的最优亮度区间分别为50~65 cd/m²、45~85 cd/m²、40~120 cd/m²,最优亮度对比度区间分别为40~60、20~70、40~130。眼动实验得出了3款冰箱操作界面的设计优劣表。结论 对实验结果进行总结分析,提出冰箱操作界面优化设计方案,即小字符亮度57.5 cd/m²,亮度对比度50;中字符亮度65 cd/m²,亮度对比度45;大字符亮度80 cd/m²,亮度对比度85,并绘制设计图。     

磷灰石-硅灰石多孔玻璃陶瓷的制备与晶相结构研究

采用溶胶-凝胶法制备磷灰石-硅灰石(AW)生物活性玻璃陶瓷纳米前驱体粉末,前驱体粉末经热处理后,采用有机泡沫漫渍成型,烧结制备了多孔AW生物活性玻璃陶瓷.通过差热和热重分析、X射线衍射分析、红外图谱分析、扫描电镜、透射电镜等分析测试方法,对AW前驱体粉末的微观结构,及其在煅烧过程中的晶相转变进行了研究,确定了制备纳米级AW前驱体粉的最佳工艺条件,推测出微晶玻璃体中各晶相的析出温度,确定了溶胶-凝胶法制备多孔AW玻璃陶瓷的煅烧工艺,体外模拟体液浸泡实验表明材料具有较高的矿化功能和生物活性.     

云母微晶玻璃的裂纹愈合研究

通过热处理对云母微晶玻璃预制裂纹的愈合进行了初步的探索与研究,分析认为其愈合过程可分为裂面内凹与裂尖钝化、裂腔分节与球化和球化孔洞的缩小愈合三个部分.在与外界无物质交换的条件下,材料内部裂纹与损伤的愈合靠内部物质迁移及结构变化完成.该系列微晶玻璃的裂纹愈合主要受愈合温度的影响.     

添加铅硅玻璃对烧结堇青石基微晶玻璃性能的影响

研究了铅硅玻璃在堇青石基微晶玻璃烧结中的作用及其添加量对微晶玻璃性能的影响．结果表明：铅硅玻璃的加入可以促进微晶玻璃的烧结致密化;随着铅硅玻璃加入量的增加,烧结样品的介电常数亦增加,且与密度变化曲线相似;微晶玻璃烧结样品的热膨胀系数符合加和性规律．     

生物活性玻璃纤维的基因转染研究

生物活性玻璃由于含有钙、磷成分, 因此在基因转染方面具有应用潜能。本研究通过溶胶-凝胶结合静电纺丝技术制备了具有连续介孔或分级纳米孔的微纳米生物活性玻璃纤维(BGF), 并将其用于基因转染。实验结果显示, BGF在无血清培养基中可大量释放Ca²⁺和PO₄^3-, 这些释放的离子在沉积的同时可装载质粒DNA, 起到基因转染载体的作用, 转染效率与BGF之间具有剂量依赖性。当质粒浓度为1 μg/mL、BGF浓度为1000 μg/mL时, 细胞的转染效率可达对照组(脂质体转染试剂)的50%以上。其转染机理与传统的磷酸钙基因转染类似, 而其较好的离子溶出保障了其使用的稳定性, 有望替代纳米磷酸钙转染体系用于基因传输。     

Sol-gel生物活性玻璃体外矿化沉积的动态/静态体外模拟系统对比研究

采用溶胶-凝胶法制备了CaO-P2O3-SiO2系统生物活性玻璃粉体,并通过成型烧结工艺制成多孔材料,对比研究了样品在动态和静态2种体外模拟实验系统中的材料矿化沉积,通过测量溶液pH值,Ca^2 浓度,及样品的XRD、SEM、FTIR测试,证明了动态体外模拟系统可以更好地模拟体内环境,生物活性玻璃材料在2种模拟系统中表面都有碳酸羟基磷灰石生成。     

激光玻璃陶瓷的研究进展

激光玻璃陶瓷是继单晶和玻璃之后又一新型固体激光材料,具有声子能量低、化学稳定性高、机械性能优良、稀土离子可溶性大等优点,有望替代玻璃和单晶,在微芯片激光器、光纤放大器、高功率二极管抽运固态激光器以及其他高温、高热冲击、高腐蚀的特殊环境中有着重要应用,成为人们的研究热点.概述了激光玻璃陶瓷从诞生至今的发展历程,阐述了激光发射原理、激光玻璃陶瓷制备、分类及应用等,并展望了激光玻璃陶瓷的发展前景.     

生物活性陶瓷材料表面碳酸羟基磷灰石形成及其微观结构的研究

制备了羟基磷灰石(HAP)、生物活性玻璃、硅灰石以及羟基磷灰石和硅灰石的复合陶瓷等几种不同的生物活性陶瓷材料,在同一条件下对材料进行模拟体液(SBF)浸泡实验并用傅立叶红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜(FESEM)对试样表面进行了表征.结果显示,几种生物陶瓷材料经模拟体液浸泡后,表面都沉积了碳酸羟基磷灰石(HCA).不同的材料,表面沉积HCA的速度和微观结构有所差异.在硅灰石表面沉积HCA的速度最快,而在HAP表面沉积HCA的速度为最慢.HAP和硅灰石表面沉积的HCA层较为疏松,与此相比生物活性玻璃表面沉积的HCA层较为致密.这几种生物活性陶瓷材料表面沉积的HCA基本上都为光滑的球形颗粒.羟基磷灰石与硅灰石复合后不仅沉积HCA的速度发生很大变化,而且表面生成的HCA的微观结构也发生了改变.我们的结果显示,在模拟体液中材料表面HCA沉积速度和微观结构可以作为评价无机生物材料体外生物活性的一个重要方法,而通过羟基磷灰石和硅灰石复合可以调控材料的生物活性。     

介孔生物活性玻璃/脱钙骨复合支架的制备及性能研究

将介孔生物活性玻璃(MBG)与脱钙骨(DB)复合, 利用浸渍法制备出MBG/DB复合支架材料. 采用红外光谱(FTIR), 扫描电镜(SEM), X射线衍射(XRD), 电子万能材料试验机等方法对牛松质骨(CB)、DB、MBG/DB复合支架进行表征. 结果表明, CB经浸酸处理后制备的DB, 孔径大小在200~600μm范围内, 孔隙率约为71%, 抗压性能比CB明显降低(1.10±0.31)MPa, 而采用浸渍法制备的复合支架, 孔隙率降为40%左右, 而压缩强度明显提高(8.49± 2.14)MPa. 体外生物活性测试表明: 复合支架具有良好的生物活性.     

Sol-Gel生物活性玻璃降解性能及矿化沉积的体外模拟研究

本研究采用溶胶-凝胶法制备了CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃粉体,并通过成型、烧结工艺制成多孔材料,样品在体外模拟实验系统中进行材料降解性能研究.通过测量溶液pH值、Ca2 浓度及样品的XRD、SEM、FTIR测试,认为生物活性玻璃本身发生降解的同时表面有一层类骨碳酸羟基磷灰石生成.     

溶胶-凝胶生物活性玻璃超细粉体的制备与生物矿化性能研究

通过溶胶-凝胶和湿法研磨工艺制备了粒径分布在1μm以下的生物活性玻璃超细粉体. 采用XRD、FTIR、SEM测试方法对研磨前后粉体在模拟生理溶液(SBF)中的生物矿化性能进行了对比分析与表征, 结果表明: 在SBF中两种粉体表面都生成了碳酸羟基磷灰石(HCA), 并且经湿法研磨后的溶胶-凝胶生物活性玻璃超细粉体的生物矿化速度显著提高. 通过对不同浸泡时间SBF溶液的pH值测定可知, 在同样反应时间情况下, 超细粉体浸泡液的pH值低于研磨前颗粒. 浸泡液的ICP测试也表明研磨前后玻璃样品的离子溶出规律有所不同.