多孔镁表面生物活性β-TCP涂层的制备及其细胞相容性研究

采用化学沉积法在镁支架表面制备生物活性的β-TcP(磷酸三钙陶瓷)涂层,利用X射线衍射,扫描电子显微镜研究β-TCP涂层的相结构和表面形貌.并对表面改性的镁支架与类成骨细胞UMR106的体外生物相容性进行了详细研究.结果表明,表面改性后的镁支架浸提液细胞毒性为1级,即无细胞毒性;材料浸提液无细胞DNA毒性,对细胞周期无改变,也无异倍体细胞出现.实验结果证明,表面改性后的多孔镁具有良好的细胞相容性,是一种很有前景的新型骨组织工程支架材料.     

骨组织工程用可降解多孔含银镁基支架的合成及体外性能（英文）

感染是骨损伤临床治疗中常见的并发症。镁基复合材料是一种可生物降解的抗菌生物材料,已被用于减少术后感染。本文作者合成含银镁基骨组织工程支架材料,并对其进行体外表征。通过造孔剂法制备4种不同银含量(0、0.5、1、和2 wt.%)的多孔镁基支架,用Mg-Ca-Mn-Zn-xAg (MCMZ-xAg)表示,其中x表示银含量。研究银含量对材料的孔隙结构、力学性能、生物活性和抑菌区的影响。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和荧光显微镜对支架进行表征。体外腐蚀试验结果表明,银含量低的支架比银含量高的支架具有更好的耐腐蚀性。抗菌活性的检测结果表明MCMZ-Ag支架具有显著抑制大肠杆菌和(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)生长的作用,且随着含银量的增加,MCMZ-Ag支架周围的抑菌区面积逐渐增加。然而,含银量过高会增加材料的细胞毒性。总之,含0.5wt.%Ag的支架因其具有连通的孔隙、足够的力学性能、抗菌活性和细胞黏附性能,在修复与替换受损和患病骨方面具有应用前景。     

可降解Fe@Fe-Zn骨组织工程支架体外生物相容性研究

目的 以多孔铁为基体,利用脉冲电沉积制备可降解多孔Fe@Fe-Zn复合材料骨组织工程支架,以期提高材料的降解速率和抗菌性能。方法 通过调节脉冲频率,得到不同Zn含量的Fe-Zn合金层;使用电子探针、X射线衍射仪、扫描电镜来研究材料的元素含量、相组成和显微结构;通过压缩测试考察支架的力学性能;用体外浸泡来考察材料的降解性能;用浸提液培养分析材料对小鼠胚胎成骨细胞的黏附铺展和细胞活性的影响;用浸提液和直接培养来探究材料的抗大肠杆菌性能。结果 随脉冲频率增加,合金中Zn含量减小;不同合金均为单一的α(Fe)相;电沉积组织致密,杂质含量低;Zn含量为7.5%(均以质量分数计)时,支架抗压屈服强度较多孔铁提升6%;复合材料的降解速率为0.44~0.48 mm/a,较多孔铁有显著改善;复合材料浸提液在稀释到25%(体积分数)时,表现出良好的细胞相容性,且随Zn含量增加,细胞活性增强;Zn含量为7.5%时,材料的抗菌性能最好。结论 通过电沉积制备的Fe@Fe-Zn支架的腐蚀速率相较于多孔铁有明显提高。随合金层中Zn含量的增加,其细胞活性增强,抗菌性能提高。Fe@Fe-Zn有望发展为可广泛应用的可降解骨组织工程支架材料。     

金属粉末注射成型制备血管支架的实验动物生物相容性

通过临床动物实验评价金属注射成型(MIM)制备的新型血管支架的可行性与安全性.采用粉末注射成型技术制备血管支架,大幅提高材料利用率;研究MIM过程中碳杂质含量变化对316L不锈钢力学性能与耐腐蚀性能的影响;同时开展MIM血管支架的体外毒性测试与动物实验以评价支架的安全性.结果表明,316L不锈钢的性能对碳含量变化极为敏...     

氧化镁膜AZ31B镁合金材料的细胞毒性研究

利用恒电流阳极氧化技术制备氧化镁(MgO)表面膜的AZ318镁合金材料(MgO/AZ31B),观测材料在体外生理环境中的微观形貌,评价材料的细胞毒性作用以及对体外培养的成骨细胞功能的影响.结果表明,MgO膜可有效地延缓AZ31B镁合金降解产物的释放速度,显著降低合金的致突变反应和溶血反应,对成骨细胞的增殖和成骨活性无毒性作用.在骨组织工程领域内MgO/AZ31B材料可望成为新型可降解生物医学材料.     

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.     

CaO-P2O5-Na2O-B2O3溶胶-凝胶玻璃陶瓷体外磷灰石的形成和生物活性

采用溶胶-凝胶法制备CaO-P2O5-Na2O-B2O3玻璃陶瓷前驱体粉末,经过烧结热处理获得以β-Ca2P2O7为主晶相,CaPO3(OH)为次晶相的玻璃陶瓷。将试样在模拟体液中浸泡不同时间,采用XRD,SEM和EDX分析B2O3对试样表面磷灰石形成的影响。将MC3T3-E1细胞与玻璃陶瓷复合培养,通过SEM观察细胞的粘附和增殖行为。结果表明:B2O3的加入可以有效抑制析晶,稳定玻璃结构;试样在模拟体液中浸泡7d后,玻璃陶瓷表面有大量羟基磷灰石形成;细胞在支架材料上培养3~7d,呈现出良好的粘附和生长;表明B2O3的加入可以促进磷灰石矿化层的形成,提高材料的生物活性。     

微纳米生物玻璃的体外成骨性能研究

微纳米生物活性玻璃因其具有特殊的形态结构和理化性能目前引起众多研究者的关注,但是目前对微纳米生物活性玻璃的结构及形态对细胞性能的影响研究的较少。本文通过溶胶一凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊结构和形态的微纳米生物活性玻璃,并通过体外细胞实验,研究了这种微纳米结构对人骨髓间充质干细胞成骨性能（ALP,Runx2,Coilal和OPN）的影响,结果证明具有规则形态的生物活性玻璃（SBG）相比不规则形态的生物活性玻璃（IBG）更能促进细胞的体外成骨性能,为将来设计具有特定结构的生物活性玻璃提供了参考依据。     

掺镧多孔生物活性玻璃陶瓷的制备与表征

使用溶胶凝胶法和有机泡沫浸渍工艺制备了(45-x)CaO-xLa2O3-4.5MgO-33SiO2-16P205-0.5CaF2(0≤x≤5)(质量分数)体系的多孔生物活性玻璃陶瓷.研究了不同含量的氧化镧对材料的晶相组成、力学强度、生物活性、磁性和生物相容性的影响.研究结果表明,La2o3的掺入量x≤5时,提高了生物活性玻璃陶瓷的力学强度,赋予了材料一定的磁性能,但当掺入量为x=5时,对材料的生物相容性造成了一定的影响.     

先驱体裂解HA/CaSiO3多孔材料及性能

采用先驱体裂解法以聚碳硅烷(PCS)和碳酸钙(CaCO3)作为硅灰石(CaSiO3)的前驱体于1200℃常压烧结制备了羟基磷灰石/硅灰石多孔支架材料.采用 XRD 对材料进行物相分析;SEM进行材料内部组织结构的观察;万能试验机测其压缩强度;阿基米得法测其气孔率;模拟体液试验评估其生物活性.结果表明:制备的材料主晶相为羟基磷灰石和硅灰石,气孔率介于70%～80%之间,当硅灰石质量分数为30%时,支架的压缩强度达到3,48 MPa,气孔率为78.2%,且材料具有良好的生物活性.研究表明了先驱体裂解法制备HA/CaSiO3细胞支架的可行性.     

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。     

镁合金表面可降解涂层的制备及其性能

目的 研究生物医用镁合金表面可降解涂层的制备,并对其制备条件、防腐蚀性能,体外降解性、细胞毒性等进行表征。方法 首先合成功能单体7-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)-4-甲基香豆素(MAC)和2-亚甲基-1,3-二氧杂环庚烷(MDO),选择乙酸乙烯酯(VAc)作为共聚单体,通过自由基开环聚合合成可降解聚合物P(MAC-VAc-MDO)(PMVO)。将PMVO溶于二氯甲烷中并利用浸涂法在AZ31镁合金表面制备可降解涂层,探究不同制备条件(不同浸涂次数、不同聚合物浓度和不同环境温度)对涂层的膜厚、单位面积膜重以及水接触角的影响,并选择最佳涂层制备条件。采用动电位极化曲线测试对涂层的防腐蚀性能进行表征,可降解涂层的体外降解性和细胞毒性通过模拟体外降解实验和细胞实验进行表征。结果 当浸涂次数为3次、聚合物质量浓度为30 mg/mL、环境温度为40 ℃时,浸涂法制备的涂层均匀致密,此时该涂层具有良好的防腐蚀性能,模拟体外降解实验证明涂层样品浸泡后的pH和镁离子浓度与裸镁相比均有所下降,浸提液细胞毒性实验证明涂层的降解产物无毒。结论 通过自由基开环聚合成功制备聚合物PMVO,并通过浸涂法制备镁合金表面可降解涂层,通过实验证明最佳条件下制备的涂层具有良好的防腐蚀性能、生物可降解性以及细胞毒性。     

石墨烯基涂层的性质及在抗菌和组织工程中的应用

石墨烯材料--石墨烯纳米片(Graphene nanoflakes,GFs)、氧化石墨烯(GO)或还原氧化石墨烯(rGO)、化学气相沉积技术制备的石墨烯膜(CVD-G),自问世起,迅速成为社会各界广泛关注的新型碳纳米材料。通过转移方法或者溶剂助技术,可以将CVD-G和表面含有亲水基团的GFs或GO涂覆于基体表面,形成石墨烯基涂层,涂层以其独特的形貌、结构、物理化学性质,呈现出良好的抗菌活性和细胞外基质特点,显著影响细胞的粘附、增殖和分化等行为。经过近十年的研究,生物活性石墨烯基涂层材料在细胞培养、细胞生长、组织工程支架和生物医疗器械中展示出巨大的应用潜力。着重围绕石墨烯涂层的成分和制备方法,总结具有抗菌活性的石墨烯材料所取得的重要成果与最新进展,围绕石墨烯基二维涂层(涂覆于基底的二维表面)和石墨烯基三维结构(基底为三维支架)对多种哺乳细胞的相容性和细胞行为调控,综述了石墨烯材料在组织工程支架和植入体表面改性中的研究进展,提出了生物活性石墨烯基涂层的研制方向与应用展望等。     

等离子喷涂制备HA/MO纳米管复合涂层及性能分析

目的提高生物医用钛合金涂层的结合力与生物活性。方法采用阳极氧化法在Ti-10Mo-28Nb-3Zr-6Ta合金表面先制备纳米氧化管,接着通过等离子喷涂法在纳米氧化层表面喷涂HA生物涂层,制备HA/MO纳米管复合涂层,对合金进行表面改性。在等离子喷涂法制备复合涂层时,通过改变喷涂电压和喷涂距离,对涂层的显微结构和物相组成进行探究,获得最佳制备工艺参数,同时对最佳工艺参数制备的复合涂层,通过电化学工作站实验、自动划痕仪测试、仿生矿化法试验和MTT法(四唑盐比色法)试验,分别评价复合涂层的耐腐蚀性能、附着力、生物活性和细胞毒性。结果在钛合金用阳极氧化法预处理的前提下,通过等离子喷涂制备HA/MO纳米管复合涂层,当喷涂电压为40V、喷涂距离为100mm时,制备出的HA/MO纳米管复合涂层涂覆均匀,涂层厚度在50μm左右,耐蚀性得到提高,结合力最佳,为14.8 N。HA/MO纳米管复合涂层具有良好的生物活性,通过培养细胞进行毒性实验,HA/纳米管复合涂层试样的毒性分级为0级,对细胞无影响,且从细胞增殖速率分析,试样表现出优异的细胞活性,对细胞的增长速率促进效果最好。结论 HA/MO纳米管复合涂层可以有效提高耐蚀性和结合强度,同时提高材料的生物活性。     

多孔β-TCP生物材料的制备及其细胞毒性评价

利用有机泡沫浸渍工艺制备了平均孔隙率在75%以上、气孔连通性好的多孔β-TCP,大孔直径在200μm～500μm之间,微孔直径小于5μm,并呈颈部连接的特点.选用L929小鼠成纤维细胞株,采用100%的材料浸提液,运用MTT法测定材料的细胞相对增值率,并根据细胞相对增殖率判定材料的毒性级分类.结果表明支架材料细胞毒性一直为0～1级,说明支架材料无明显细胞毒性,符合生物体应用的要求.     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖-明胶复合支架材料缓释基因的研究

用冷冻干燥法制备不同比例的纳米羟基磷灰石/壳聚糖-明胶(n-HA/CS-Gel)三维多孔支架材料,加入含骨形态发生蛋白-2(BMP-2)基因的质粒后再次冷冻干燥,制成具有基因缓释功能的组织工程支架材料.对支架材料的形貌结构、力学性能、体外降解特性、质粒的体外释放特性及质粒完整性进行检测.结果显示:纳米羟基磷灰石均匀分散在支架材料中,随着其含量的增加,孔隙率减少,抗压强度提高,在体外降解速度减慢.质粒DNA在体外1～3d快速释放,并能够维持释放5周以上,随着纳米羟基磷灰石含量的增加,释放时间延长,释放出的质粒DNA能够保持完整性.具有基因缓释功能的n-HA/CS-Gel支架材料是一种有望用于临床的新型骨组织工程支架材料.     

离子液体对PbO_2电极电化学性能的影响

为了考察离子液体对钛基Pb O2电极电化学性能的影响,将离子液体1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)添加到Pb(NO3)2混合电积溶液中,通过阳极电氧化沉积制备得到钛基β-Pb O2形稳阳极Ti/β-Pb O2,对其电催化氧化活性及稳定性进行了考察,并与采用F-和十二烷基磺酸钠(SDS)为电积溶液添加剂制备的带有中间层的电极Ti/Sn O2-Sb2O3/β-Pb O2进行了对比。结果表明,离子液体修饰电极材料的电催化活性和稳定性相比后者均有明显提高。对电极表面的SEM与XRD表征分析表明,添加离子液体制备得到的电极Ti/β-Pb O2活性层表面致密平整、结晶大小均匀、择优结晶取向发生明显变化。电化学循环伏安实验结果显示,电极Ti/β-Pb O2的析氧过电位(1.7 V)比Ti/Sn O2-Sb2O3/β-Pb O2(1.6 V)稍高。     

原位受控晶化法制备BiBO3晶体的析晶动力学

采用熔融冷淬法制备了Bi2O3.B2O3(30 mol%≤Bi2O3≤60 mol%)二元系统玻璃.运用非等温DSC分析以及S(S)atava和Ozawa-Chen方法研究了Bi2O3-B2O3玻璃的非等温析晶特性,并计算了玻璃的析晶动力学参数.结果表明,在50 mol%≤Bi2O3≤60 mol%范围内,玻璃晶化热处理后可析出针状BiBO3晶体,是原位受控晶化法制备BiBO3晶体的最佳组成范围.添加La2O3和Sm2O3,有助于抑制高聚合度的铋硼酸盐晶体的析出,促进BiBO3晶体的形成;而添加Yb2O3的铋硼酸盐玻璃,晶化热处理后以颗粒状的Bi6810O24晶体为主,不利于BiBO3晶体的析出.对稀土掺杂铋硼酸盐玻璃样品在460～540℃间热处理5 h,可获得表面析晶的透明玻璃样品.     

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。     

添加Si对Mg-6Al-1Zn合金显微组织、力学性能、生物腐蚀和细胞毒性的影响（英文）

用机械合金化和热压法制备可降解的Mg-6Al-4Zn金属植入体。通过X射线衍射分析、透射电镜、压缩试验、浸泡试验、电化学测试和MTT比色法研究添加1%Si(质量分数)对Mg-6Al-1Zn合金显微组织、力学性能、生物腐蚀行为和细胞毒性的影响。结果显示,添加1%Si后,Mg-6Al-1Zn中形成了细小的多边形Mg2Si相,材料的抗压强度、伸长率和耐腐蚀性能提高,且骨肉瘤(Saos-2)细胞的细胞活性提高。根据MTT测试结果,释放出的镁离子没有细胞毒性。因此,添加1%Si提高了Mg-6Al-4Zn作为可降解植入体的综合性能。