生物可降解Mg-Zn-Zr/β-TCP复合材料组织结构及性能(英文)

镁合金具有优异的生物相容性,但在生理环境中过快的腐蚀降解速率制约其成为可降解植入材料。此外,镁合金的力学性能也较低。通过添加纳米β-TCP颗粒来改善Mg-Zn-Zr合金的显微组织及性能,制备挤压态的Mg-3Zn-0.8Zr合金和Mg-3Zn-0.8Zr/xβ-TCP(x=0.5,1.0,1.5)复合材料。添加纳米β-TCP增强体的复合材料其晶粒明显细化。拉伸实验结果表明,添加β-TCP后,复合材料的极限拉伸强度和伸长率均有所提高。电化学测试结果表明,复合材料在模拟体液中的抗蚀性较合金基体显著提高,其中Mg-3Zn0.8-Zr/1.0β-TCP复合材料的腐蚀电极电位为1.547V,其腐蚀电流密度为1.20×106A/cm2.     

真空吸渗法制备生物医用相互连续(β-TCP+MgO)/Zn-Mg复合材料的组织和性能（英文）

利用真空吸渗技术通过将Zn-Mg合金渗透到多孔β-TCP+MgO中制备生物医用相互连续(β-TCP+MgO)/Zn-Mg复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、力学性能测试、电化学和浸泡实验研究复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为。研究结果表明,熔融Zn-Mg合金不仅渗入到多孔β-TCP+MgO骨架的孔隙中,也渗入到筋中,形成致密的复合材料。Zn-Mg合金与β-TCP+MgO骨架接触紧密,在合金与骨架之间没有发现反应层。复合材料的压缩强度达244 MPa,为原始多孔β-TCP+MgO骨架强度的1000倍以上,相当于Zn-Mg大块合金强度的2/3。在模拟体液中的电化学和浸泡测试结果表明,复合材料的耐腐蚀性优于Zn-Mg大块合金的。复合材料表面的腐蚀产物主要是Zn(OH)_2。合适的力学性能和腐蚀性能表明真空吸渗法制备的(β-TCP+MgO)/Zn-Mg复合材料将是潜在的骨替代材料。     

Improving of in vitro Biodegradation Resistance in a Chitosan Coated Magnesium Bio-composite

针对壳聚糖涂层对镁基生物复合材料在模拟体液中的降解行为进行了研究。体外降解实验表明：在模拟体液中,经过壳聚糖涂层的镁基复合材料的浸泡腐蚀速率、体液pH值的增加等都比未涂层的材料低,同时镁基复合材料降解后释放出的金属离子的量也减少。细胞毒性试验表明经过壳聚糖涂层的镁基复合材料达到毒性评级最低级0级,也比未涂层的材料毒性更低。壳聚糖涂层对于镁基植入材料而言,减少了降解产物的不利影响,是一种针对镁基生物植入材料有效的表面涂层     

壳聚糖涂层影响镁基生物复合材料体外降解行为的研究（英文）

针对壳聚糖涂层对镁基生物复合材料在模拟体液中的降解行为进行了研究。体外降解实验表明:在模拟体液中,经过壳聚糖涂层的镁基复合材料的浸泡腐蚀速率、体液p H值的增加等都比未涂层的材料低,同时镁基复合材料降解后释放出的金属离子的量也减少。细胞毒性试验表明经过壳聚糖涂层的镁基复合材料达到毒性评级最低级0级,也比未涂层的材料毒性更低。壳聚糖涂层对于镁基植入材料而言,减少了降解产物的不利影响,是一种针对镁基生物植入材料有效的表面涂层。     

HA/Mg生物复合材料的制备及其腐蚀特性

以纯镁为基体,以化学沉淀法制备的针状羟基磷灰石（HA）粉体为增强体,采用粉末冶金工艺制备了不同HA含量的HAp／Mg复合材料。对所制备复合材料的组织、物相以及在模拟体液（simulated body fluid,简称SBF）中的腐蚀行为进行了研究。结果表明：HA在烧结过程中与镁基体没有发生明显反应：HA对HA／Mg复合材料的密度、硬度及强度产生了不同程度的影响;同时HA加入可以提高复合材料在模拟体液中的抗腐蚀能力和抑制模拟体液的pH值增加,通过调整HA的体积分数可以调控复合材料的力学性能和腐蚀速率。     

Mg-6%Zn-10%（β-Ca3（PO4）2）复合材料的制备及腐蚀降解行为

以Mg-6%Zn合金为基体、β-Ca3(PO4)2为强化相,采用粉末冶金工艺制备Mg-6%Zn-10%(β-Ca3(PO4)2)复合材料。利用光学显微镜观察复合材料的显微组织,采用X射线衍射仪分析相组成,采用压缩试验评估复合材料力学性能,采用动电位极化法和浸泡实验研究复合材料在模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明:β-Ca3(PO4)2在烧结过程中与基体合金没有发生明显反应;复合材料密度为1.936 g/cm3,压缩强度为339 MPa,弹性模量为24 GPa;添加β-Ca3(PO4)2可降低Mg-6%Zn在SBF中的腐蚀速度;Mg-6%Zn-10%(β-Ca3(PO4)2)复合材料在SBF中的电化学腐蚀速度为2.277 mm/y,浸泡30 d的浸泡腐蚀速度为2.133 mm/y,SBF的pH值随着浸泡时间的延长而上升,最终稳定在10。     

真空吸铸法制备(HA+β-TCP)/Mg-3Zn相互渗透复合材料的组织和性能

采用真空吸铸法通过将Mg-3Zn合金渗透到HA含量不同的多孔HA+β-TCP中制备了生物医用相互渗透（HA+β-TCP）/Mg-3Zn复合材料,研究了复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为。研究结果表明,熔融的Mg-3Zn合金不仅渗入到多孔HA+β-TCP骨架的孔隙里,也渗入到筋里,形成了致密的复合材料。Mg-3Zn合金与HA+β-TCP骨架界面结合良好,未发现反应层。HA含量不同的(HA+β-TCP)/Mg-3Zn复合材料的压缩强度为115 ~196 MPa,是多孔HA+β-TCP骨架的350倍以上,相当于Mg-3Zn块体合金强度的44 %~75 %,复合材料的耐腐蚀性能优于Mg-3Zn块体合金的,且机械性能和腐蚀行为均可以通过调节HA/β-TCP的比例进行控制。     

生物可降解羟基磷灰石颗粒增强镁基复合材料的制备及表征(英文)

采用粉末冶金方法制备了生物可降解的纯镁基体和不同百分含量的羟基磷灰石颗粒增强镁基复合材料。通过压缩试验和电化学测试对复合材料的机械性能和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,复合材料的压缩屈服强度明显高于纯镁基体,并且随着羟基磷灰石含量的增加而提高;电化学测试结果表明,复合材料在生物模拟体液中的腐蚀电位与纯镁基体相比明显提高,其中Mg-20%HA复合材料的腐蚀电位为-1.582 V,腐蚀电流密度为10.84μA/cm2。     

MgO/Mg生物复合材料的制备及其腐蚀行为

采用粉末冶金和热压烧结的方法制备以MgO陶瓷粉末(质量分数分别为5%、10%和20%)为增强相的MgO/Mg镁基生物复合材料,并用XRD和SEM表征其显微组织结构。以纯镁金属作为对照样,分别采用失重腐蚀、动电位极化扫描和电化学阻抗谱研究不同MgO含量的镁基复合材料在模拟体液(简称SBF)中的腐蚀降解速率和腐蚀行为。结果表明:MgO/Mg镁基复合材料与纯镁金属具有相同的腐蚀机制,MgO在镁基体中的均匀、连续分布,可以提高镁基复合材料整体的耐腐蚀性能,其耐蚀性随着MgO含量的增加而改善,20%MgO/Mg复合材料表现出最好的耐腐蚀性能。     

骨组织工程用镁基泡沫生物材料的制备与其体外降解行为（英文）

采用熔体发泡法制备了一种镁基泡沫生物材料,其中以镁钙合金为基体材料,羟基磷灰石(HA)为增粘剂,碳酸镁(Mg CO3)为发泡剂。对结构均匀的镁基泡沫生物材料进行测试,研究其生物可降解行为。用腐蚀前后的孔结构、浸泡试验和电化学测试对镁基泡沫材料的生物可降解性进行表征。结果表明,在固定时间内随着试样孔隙率的增加,失重率不断增加;相比于添加了HA的样品,不含HA颗粒的样品呈现出更高的质量损失率。同时,Mg基泡沫生物材料的总孔隙率和HA含量均对Mg基泡沫材料的开孔率有重要的影响。在相同时间内,开孔率随试样总孔隙率的增加而增加。在模拟体液(SBF)介质中,含有HA的Mg基泡沫生物材料比不添加HA的试样具有更高的耐腐蚀性。     

不同Gd含量对变形Mg-Zn-Gd合金织构和室温成形性能的影响

采用气氛保护加机械搅拌方法熔炼Mg-xZn-Ca-yHA (x=1,3,5;y=0,1,3,5)系列合金及其复合材料.通过金相显微镜(OM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察其铸态微观组织;X-射线衍射仪(XRD)分析物相组成;电化学和体外浸泡实验测试挤压态复合材料的耐腐蚀性能.结果表明,纳米羟基磷灰石(HA)颗粒可添加至Mg-Zn-Ca合金中,并在冶炼温度下脱水,转变成为了β-Ca3(PO4)2,同时显著细化基体合金的晶粒.其中,添加质量分数1％HA的复合材料具有最好的耐腐蚀性能.Mg-3Zn-Ca/1HA复合材料的腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率分别为-1.582 V,1.47μA/cm和14.19 mm/a,明显优于Mg-3Zn-Ca合金的-1.662 V,2.22μA/cm和21.28 mm/a.而添加3％HA的Mg-3Zn-Ca-3HA复合材料由于HA在基体中的部分团聚导致其耐腐蚀性能较Mg-3Zn-Ca合金有所下降.     

用于骨组织工程的镁基泡沫生物材料的制备与体外降解行为

采用熔体发泡法制备了一种镁基泡沫生物材料,其中以镁钙合金为基体材料,羟基磷灰石(HA)为增粘剂,以碳酸镁(MgCO3)为发泡剂。对结构均匀的镁基泡沫生物材料进行测试,研究其生物可降解行为。用腐蚀前后孔结构、浸泡试验和电化学测试对镁基泡沫材料的生物可降解性进行表征。结果表明,在固定时间内随着试样孔隙率的增加,失重率不断增加;相比于添加了羟基磷灰石(HA)的样品,不含HA颗粒地样品呈现出更高质量损失率。同时,Mg基泡沫生物材料的总孔隙率和羟基磷灰石(HA)含量均对Mg基泡沫材料的开孔率有重要的影响。在相同时间内,开孔率随试样总孔隙率的增加而增加。在模拟体液(SBF)介质中,含有羟基磷灰石(HA)的Mg基泡沫生物材料比不添加羟基磷灰石(HA)的试样具有更高的耐腐蚀性。     

C_((f))/HA-CS复合骨折内固定生物材料在体液中的吸湿膨胀研究

以羟基磷灰石-壳聚糖(HA-CS)为基体,碳纤维(C_((f)))为增强相,采用原位杂化法制备短切碳纤维增强HA-CS基生物复合材料.对所制备的可吸收C_((f))/HA-CS复合骨折内固定材料的吸湿膨胀及生物活性进行评价.研究羟基磷灰石含量对复合材料吸水性的影响以及复合材料在模拟体液中浸泡不同时间后的质量变化和表面羟基磷灰石的微晶仿生生长情况.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对模拟体液浸泡后材料的结构和形貌进行表征.结果表明:复合材料中羟基磷灰石的含量与吸水率成反比,通过控制HA的含量可以控制复合材料的膨胀度;复合材料在模拟体液浸泡的过程中,随着浸泡时间的延长,复合材料的质量呈现先减少后增加的变化规律,复合材料具有很好的生物活性,能诱导羟基磷灰石微晶的沉积.     

生物可降解梯度多孔Fe-3Ag/HA复合材料的制备与性能研究

采用粉末冶金技术制备梯度多孔Fe-3Ag/HA复合材料,研究了造孔剂分布、烧结温度、HA含量对梯度多孔Fe-3Ag/HA复合材料的孔隙度和力学性能的影响。观察了梯度多孔Fe-3Ag/HA复合材料的显微组织及腐蚀后的微观形貌,测量了梯度多孔Fe-3Ag/HA复合材料的物相组成和耐腐蚀性能。结果表明,随着造孔剂和HA含量增加,烧结产物的孔隙度增加,抗压强度减少。提高造孔剂含量,梯度多孔Fe-3Ag/HA复合材料的耐腐蚀性能明显降低;提高HA含量,该复合物的耐腐蚀性能比梯度多孔Fe-3Ag略有增加,但是其腐蚀速率明显高于梯度多孔纯Fe试样。在模拟人工体液中浸泡3天后,梯度多孔Fe-3Ag/HA复合材料比梯度多孔Fe-3Ag合金表面沉积了更多的HA,这表明HA相有诱导模拟人工体液中Ca和P离子沉积的能力,与Fe基合金相比该复合材料具有更好的生物相容性。     

骨折内固定用新型Mg-Zn-Ca/HA复合材料的成分、组织结构与性能

采用气氛保护加机械搅拌方法熔炼Mg-xZn-Ca-yHA(x=1,3,5;y=0,1,3,5)系列合金及其复合材料。通过金相显微镜(OM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察其铸态微观组织;X-射线衍射仪(XRD)分析物相组成;电化学和体外浸泡实验测试挤压态复合材料的耐腐蚀性能。结果表明,纳米羟基磷灰石(HA)颗粒可添加至Mg-Zn-Ca合金中,并在冶炼温度下脱水,转变成为了β-Ca3(PO4)2,同时显著细化基体合金的晶粒。其中,添加质量分数1%HA的复合材料具有最好的耐腐蚀性能。Mg-3Zn-Ca/1HA复合材料的腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率分别为–1.582 V,1.47μA/cm和14.19 mm/a,明显优于Mg-3Zn-Ca合金的–1.662 V,2.22μA/cm和21.28 mm/a。而添加3%HA的Mg-3Zn-Ca-3HA复合材料由于HA在基体中的部分团聚导致其耐腐蚀性能较Mg-3Zn-Ca合金有所下降。     

HA／β-TCP双相磷酸钙陶瓷材料的生物学性能研究

研究了双相磷酸钙陶瓷在SBF中类骨磷灰石的形成，采用小鼠骨骼肌母细胞C2C12细胞系和HA／β-TCP复合培养，通过细胞增殖实验，电镜和荧光染色法观察并实施动物肌肉内植入实验，得出：材料在SBF中浸泡后有利于类骨磷灰石的沉积。细胞在HA／β-TCP支架材料上生长良好。对HA／β-TCP进行细胞毒性评价，与阴性对照组比较，样品不抑制细胞增殖，表现出良好的生物相容性。HA／β-TCP支架材料能促进细胞的增殖。动物实验表明，在体内HA／β-TCP有很好的骨形成能力。因此，实验制备的HA／β-TCP支架材料有良好的生物学性能。     

镁锂合金在人体模拟汗液中的腐蚀行为

为了研究镁锂合金在人体模拟汗液中的腐蚀特性,测试了镁锂合金在该溶液中开路电极电位与时间的关系曲线及在该溶液中浸泡不同时间的极化曲线,对比了镁锂合金在模拟汗液中及在pH=7的3．5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱。采用数码相机、扫描电镜观察了镁锂合金在人体模拟汗液中的腐蚀形貌,用失重法测得了腐蚀速率。结果表明：在1～35min内,随浸泡时间的增加,镁锂合金会出现钝化现象,腐蚀速率降低;镁锂合金在人体模拟汗液中的电化学反应电阻为47．69Ω／cm^2,腐蚀为全面的点腐蚀,腐蚀速率为4．40g／（m^2·h）。     

二水硫酸钙/β-磷酸三钙/聚乳酸复合材料的制备及性能研究

本实验主要研究二水硫酸钙(CS)/β-磷酸三钙(β-TCP)/聚乳酸(PLA)复合材料的制备和性能。先将CS和β-TCP共混球磨,然后用溶液共混法制得CS和β-TCP总的质量分数为20%的聚乳酸三相复合材料,并制成2 mm×5mm×5 mm的片状颗粒。复合材料的抗拉强度测试结果表明,在CS与β-TCP总的质量分数不变的条件下,随着CS添加量的增多和β-TCP添加量的的减少,复合材料的抗拉强度呈下降趋势。经Tris溶液浸泡后,其质量由于降解而缓慢减少,并随着CS相对含量的增加,复合材料的质量减少速率逐渐减小。SEM结果显示,浸泡后的材料表面出现蚀孔与沉积现象。体外细胞培养结果表明,细胞可以在复合材料表面粘附和增殖,其细胞相容性与聚乳酸相当。实验结果表明,所得到的复合材料力学性能能够达到骨内固定材料使用的要求,具有良好的生物相容性,并且降解速度可调,具有作为新型可降解骨内固定材料使用的潜在可能。     

添加Gd对AM60镁合金耐腐蚀性能的影响

采用区域凝固法制备AM60和AM60Gd1.0镁合金。采用析氢实验和电化学实验研究了添加Gd对AM60合金的显微结构和在0.9%(质量分数) NaCl溶液和模拟人体体液中的耐腐蚀性能的影响。结果表明,AM60合金由α-Mg相和β-Mg_(17)Al_(12)相组成,Gd的添加促进了Al_2Gd相的生成;同时提高了合金的腐蚀电位,降低了腐蚀电流密度。在0.9%NaCl溶液中,AM60合金和AM60Gd1.0合金的阻抗谱均由一个高频容抗弧和一个低频感抗弧组成;在模拟人体体液中,两种合金的阻抗谱由两个高频容抗弧组成;在同一浸泡时间下,AM60Gd1.0合金阻抗谱的半径大于AM60合金的。Gd的添加提高了AM60合金的耐蚀性。     

纳米羟基磷灰石对血管内支架用可降解Mg-Zn-Zr 合金性能的影响

作为可降解血管内支架材料的探索,制备了Mg-3Zn-0.8Zr合金(质量分数,%,下同)及Mg-3Zn-0.8Zr-1HA复合材料,研究了纳米羟基磷灰石(n-HA)对合金力学性能和生物腐蚀降解性能的影响。n-HA均匀分布于镁合金基体中,使晶粒细化,抗拉强度和延伸率均高于未添加n-HA合金。模拟体液(SBF)浸泡实验表明：随着浸泡时间延长,两种材料表面形貌差异明显。浸泡20 d后,含n-HA的复合材料表面完整,有Ca、P沉积层形成,电化学测试计算的电流密度为0.701×10-5A·cm-2;而不含HA的合金表面严重脱落形成凹坑,对应腐蚀电流密度为1.034×10-5A·cm-2,显示n-HA显著增加了镁合金的耐腐蚀能力