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。      

聚乳酸-羟基乙酸/改性纳米羟基磷灰石复合多孔支架材料的研制

聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)/改性纳米羟基磷灰石(MHA)复合多孔组织工程支架材料的制备主要包含以下步骤:首先通过室温化学共沉淀法制备纳米羟基磷灰石,然后通过L-丙交酯在二甲苯溶液中聚合接枝纳米羟基磷灰石得到改性的纳米羟基磷灰石;最后通过改进的热致相分离两步初化法制备PLGA/MHA复合多孔支架.X射线衍射仪(XRD)显示纳米羟基磷灰石合成成功,透射电子显微镜(TEM)结果显示其为半径为30～50nm的球形,红外光谱显示聚乳酸成功的接枝到纳米羟基磷灰石表面;扫描电子显微镜(SEM)结果表明改进的热致相分离两步初化法制备的PLGA/MHA复合多孔支架的孔径在100～450μm.     

电沉积镍-羟基磷灰石复合涂层的研究

在镀镍液中加人少量的Ca(NO3)2、NH4H2PO4，在钛基体上实现在电沉积过程中羟基磷灰石(HA)和Ni的共沉积，实验探讨了电流密度、钙、磷浓度对涂层表面形貌、HA含量及涂层结合强度的影响。实验结果表明：涂层中HA的含量随电流密度和钙、磷浓度的增加而提高，但涂层结合强度先增大后减小，Ni-HA复合涂层的结合强度明显高于纯HA涂层的结合强度。通过控制适当的电沉积条件，在[Ca^2 ]=0．01mol／L，电流密度jc=20—30mA/cm^2时，可以制得HA分散较为均匀、结合强度较高的Ni-HA复合涂层。     

沉积温度对多孔钛表面仿生制备羟基磷灰石的影响

为研究沉积温度对羟基磷灰石涂层生长的影响,制备了不同温度条件下成分恒定的仿生沉积液,并采用纯钛和不同孔径的多孔钛做基体,在其表面仿生沉积羟基磷灰石涂层,再将得到的涂层试样浸泡在标准模拟体液中检测其生物活性.通过X射线衍射仪(XRD)分析涂层物相结构,用金相显微镜、环境扫描电子显微镜(ESEM)表征涂层形貌,利用能谱分析仪(EDS)计算钙磷比.研究表明:基体孔径增大,有利于沉积液进入到孔隙且表面粗糙度相对增大,从而使得HA涂层变得均匀致密;沉积温度由30℃升高至37℃,会加快HA涂层致密均匀的生长,但温度升高到44℃时,HA晶粒变粗大,涂层变得疏松化;模拟体液浸泡后,Ti/HA涂层试样表面有新的HA生成,且Ca/P比接近标准的1.67,表明该Ti/HA涂层试样具有良好的生物活性.适当增大钛基体孔径,提高沉积液温度,可以得到均匀致密的HA生物活性涂层.     

纳米羟基磷灰石/聚合物多孔复合支架材料

为提高骨组织工程支架材料的力学性能,改善其生物活性,综合天然与合成高分子的优点,采用溶液共混相分离法制备出聚己内酯(PCL)-壳聚糖(CS)多孔支架材料, 并进一步采用离心注浆法填充具有生物活性的纳米羟基磷灰石(HA)-聚乙烯醇(PVA)复合浆料, 制备了n-HA-PVA/PCL-CS复合多孔支架材料, 改善了PCL-CS支架材料力学性能。采用扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析、孔隙率和抗压强度试验对材料进行了表征。结果表明, PCL-CS支架材料的内部具有蜂窝状的相互贯通的孔隙结构,孔隙率可以达到60%～80%。CS含量越大,孔隙率越大,而抗压强度越小。填充后的n-HA-PVA/PCL-CS复合多孔支架材料,孔隙率有所下降,但仍大于60%,而其弹性模量可提高至25.71 MPa。      

化学处理制备多孔钛表面磷灰石涂层

本文中采用化学方法制备多孔钛表面磷灰石涂层。多孔钛样品经HCl H2SO4混合溶液及NaOH水溶液处理后，表面形成氧化钛及钛酸钠层。在过饱和Ca—P溶液中浸泡一段时间，磷灰石涂层沉积到多孔钛的表面。涂层由片状的垂直于金属表面的磷灰石和OCP结晶组成，不含CO3基团。涂层的Ca／P比约为1．46左右，小于羟基磷灰石的Ca／P化学计量比。涂层厚度约50μm，涂层后多孔钛的最大孔径约为150μm，可以满足临床使用要求。     

钛表面制备羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层研究

通过原位水热合成和溶胶-凝胶浸提涂敷法在碱处理的钛表面制备了HA/CS复合涂层. 接触角检测表明碱处理使钛表面具有超亲水性.X射线衍射分析表明复合涂层成分为HA和CS, 各组分含量由热重分析确定. 用扫描电镜对复合涂层的形貌进行观察,发现不同HA含量的复合涂层具有不同的形貌. 通过培养成骨细胞考察了复合涂层的细胞相容性.Alamar Blue检测表明HA/CS复合涂层表面细胞粘附及增殖能力较好. ALP检测表明HA/CS复合涂层表面的细胞分化能力较好. 综合研究结果表明, 复合涂层有较好的细胞相容性.     

羟基磷灰石基多孔复合支架的制备及其表征

研究利用造孔剂法制备高度贯通的多孔羟基磷灰石(HA)支架,孔隙率约为78%,并利用聚己内酯(PCL)分别复合纳米HA(nHA)或微纳米生物玻璃(nBG)粉末对其进行涂覆改性,粉末的添加量均为10%~40%(质量分数)。4种类型支架分别记为HA、PCL/HA、nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA。实验结果发现,nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA复合支架最大抗压强度分别为1.41~1.98 MPa和1.35~1.78MPa。4类支架矿化实验显示,浸泡21d后nBG-PCL/HA表面促进生成较多的磷灰石矿化物;细胞实验结果显示细胞在4类支架上均生长良好,说明支架具有良好的生物相容性。支架在实验犬背部肌肉组织内植入2个月的组织学检测显示,4种支架内均有新骨形成,尤其是nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA孔内有更多的新生骨组织,说明这两种支架表面复合涂层中的生物活性纳米颗粒对诱导新骨生成具有积极的促进作用。     

离子束溅射沉积羟基磷灰石涂层钛种植体材料的制备和表征

采用Ａｒ＾＋离子束溅射沉积技术和钛基体上沉积羟基磷灰石薄膜涂层,Ａｒ＾＋离子束的能量分别为０．９ｋｅＶ、１．２ｋｅＶ和１．５ｋｅＶ。利用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电（ＳＥＭ０、透射电镜（ＴＥＭ）和红外光谱（ＦＴＩＲ）等检测方法,对制备的羟基磷灰石薄膜涂层进行了表征。Ｘ射线衍射和透射电结果表明该薄膜涂层为非晶态;红外光谱中无羟基（ＯＨ）特征峰存在,ＣＯ３根吸收峰的出现说明制备过程中会引入ＣＯ３根;扫     

纳米羟基磷灰石-胶原蛋白-壳聚糖复合生物材料

采用共沉淀法制备了纳米羟基磷灰石．胶原蛋白．壳聚糖复合生物材料，用IR、XRD、TEM及万能材料实验机等方法对材料性能进行了分析表征。结果表明：羟基磷灰石．胶原蛋白．壳聚糖复合生物材料在晶相组成、化学成分、羟基磷灰石尺寸上具有类骨结构，并具有良好的力学性能．其抗压强度达到128MPa，可满足骨组织修复与替代的要求。有望成为治疗骨缺损的承力替代物。     

多孔氧化钛储氢的研究

采用配体辅助模板法,以异丙醇钛为前体,使用不同碳链长度的烷基胺为模板剂来制备一系列不同比表面积和孔容的多孔氧化钛材料。采用X射线衍射,氮气吸附实验,透射电镜对所制取材料进行表征,并在77K的条件下测量所制取材料的储氢性能。结果表明,在材料中拥有最大比表面积的材料具有最高的储氢量,在77K和65大气压的条件下其重量和体积储氢量分别为3.92wt%和21.48kg/m3。     

Antibiotic-decorated titanium with enhanced antibacterial activity through adhesive polydopamine for dental/bone implant

Implant-associated infections, which are normally induced by microbial adhesion and subsequent biofilm formation, are a major cause of morbidity and mortality. Therefore, practical approaches to prevent implant-associated infections are in great demand. Inspired by adhesive proteins in mussels, here we have developed a novel antibiotic-decorated titanium (Ti) material with enhanced antibacterial activity. In this study, Ti substrate was coated by one-step pH-induced polymerization of dopamine followed by immobilization of the antibiotic cefotaxime sodium (CS) onto the polydopamine-coated Ti through catechol chemistry. Contact angle measurement and X-ray photoelectron spectroscopy confirmed the presence of CS grafted on the Ti surface. Our results demonstrated that the antibiotic-grafted Ti substrate showed good biocompatibility and well-behaved haemocompatibility. In addition, the antibiotic-grafted Ti could effectively prevent adhesion and proliferation of Escherichia coli (Gram-negative) and Streptococcus mutans (Gram-positive). Moreover, the inhibition of biofilm formation on the antibiotic-decorated Ti indicated that the grafted CS could maintain its long-term antibacterial activity. This modified Ti substrate with enhanced antibacterial activity holds great potential as implant material for applications in dental and bone graft substitutes.     

粉末冶金法制备多孔金属钛免疫隔离材料

采用粉末冶金工艺制备出微米孔径且孔隙率较高的多孔钛免疫隔离材料，分析了压制压力、烧结温度等因素对多孔金属钛孔径及孔隙率的影响。试验结果表明，随着压制压力的提高，钛粉末烧结后平均孔径尺寸和孔隙率逐渐减小，孔隙分布和孔径尺寸较均一。烧结温度对多孔金属钛影响显著，随烧结温度的升高，平均孔径尺寸逐渐增大，孔隙率先略有上升后逐渐降低。     

A numerical investigation of porous titanium as orthopedic implant material

Porous titanium is being developed as an alternative orthopedic implant material to alleviate the inherent problems of bulk metallic implants by reducing the stiffness to be comparable to bone stiffness and allowing complete bone ingrowth. However, a porous microstructure is susceptible to local permanent plastic strain and residual stress under cyclic loading which reduces damage tolerance and therefore limits their application as orthopedic implants. The mechanical properties of porous titanium are governed by the microstructural configurations such as pore morphology, porosity, and bone ingrowth. To understand the influence of these features on performance, the macroscopic and microscopic responses of porous Ti are studied using three-dimensional finite element models. The models are generated based on simulated microstructures of experimental materials at porosities of 15%, 32% and 50%. The results show the effect of porosity and bone ingrowth on Young’s modulus, yield stress, and microscopic stress and strain distribution. Importantly, simulations predict that the bone ingrowth reduces the stress and strain localization under cyclic loading so significantly that it counteracts the concentration condition caused by the increased porosity of the structure.     

泡沫复制法制备多孔钛及表面水热碱处理改性

采用聚氨酯泡沫复制法成功的制备出孔径可控、孔隙率高且三维贯通的多孔钛.采用水热碱处理法对多孔钛进行表面改性,以提高其生物活性.改性后多孔钛的表面形貌发生了改变,呈均匀分布的三维网状微纳米结构.将改性后的多孔钛浸泡在SCPS中检测其矿化能力.研究结果表明,改性后的多孔钛能加速磷灰石的矿化,其中三维网状微纳米结构是加速矿化的主要因素.同时考察了改性后的多孔钛表面大鼠颅盖骨成骨细胞(MC3T3-E1)的黏附铺展情况.细胞培养表明细胞在改性后的多孔钛表面能较好的黏附铺展.上述研究结果表明水热碱处理改性后的多孔钛具有较好的生物活性及生物相容性.     

多孔钽植入物在骨缺损中的应用进展EI北大核心CSCD

多孔金属钽具有良好的生物相容性与骨传导能力,相比于传统的金属植入物材料有较低的弹性模量与高的摩擦因数,可以避免发生应力遮挡效应且具有与人类松质骨类似的多孔结构。多孔钽的力学性能优势与优秀的生物学性能,在骨修复材料领域受到越来越多的关注,且已研发并应用于多种部位的骨缺损修复中。随着多孔钽材料制备方法的更新与多种改性方法的提出,多孔钽进一步展示了在临床应用中的广阔前景。本文从多孔钽材料的制备工艺、细胞毒性、与骨结合特性以及目前在临床的应用情况等方面,介绍多孔钽植入物在骨缺损中的应用进展,并提出了多孔钽在表面改性建立复合体系、优化制备工艺及个性化制备技术的发展方向,为多孔钽植入物在治疗骨缺损的临床应用提供参考。     

Particle size determination of sunscreens formulated with various forms of titanium dioxide

Background: There has been some apprehension expressed in the scientific literature that nanometer-sized titanium dioxide (TiO₂) and other nanoparticles, if able to penetrate the skin, may cause cytotoxicity. In light of a lack of data regarding dermal penetration of titanium dioxide from sunscreen formulations, the Food and Drug Administration Center for Drug Evaluation and Research initiated a study in collaboration with the National Center for Toxicology Research using minipigs to determine whether nanoscale TiO₂ in sunscreen products can penetrate intact skin. Four sunscreen products were manufactured. Method: The particle size distribution of three TiO₂ raw materials, a sunscreen blank (no TiO₂) and three sunscreen formulations containing uncoated nanometer-sized TiO₂, coated nanometer-sized TiO₂ or sub-micron TiO₂ were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), laser scanning confocal microscopy (LSCM), and X-ray diffraction (XRD) to determine whether the formulation process caused a change in the size distributions (e.g., agglomeration or deagglomeration) of the TiO₂. Results: SEM and XRD of the formulated sunscreens containing nanometer TiO₂ show the TiO₂ particles to have the same size as that observed for the raw materials. This suggests that the formulation process did not affect the size or shape of the TiO₂ particles. Conclusion: Because of the resolution limit of optical microscopy, nanoparticles could not be accurately sized using LSCM, which allows for detection but not sizing of the particles. LSCM allows observation of dispersion profiles throughout the sample; therefore, LSCM can be used to verify that results observed from SEM experiments are not solely surface effects.     

纳滤膜的场发射扫描电镜、能量色散X射线、原子力显微镜珊傅里叶转换红外光谱分析

利用场发射扫描电镜、能量色散X射线分析、原子力显微镜与傅里叶转换红外光谱技术,对NF45纳滤膜的表面形态、孔径分布进行了分析研究,同时考察了大豆乳清液的纳滤膜污染特征。研究表明：NF45膜的孔径范围小于0．5nm,膜孔分布均匀,平均表面粗糙度为9．4nm,波峰高度是纳米级;而污染膜面基本表现为无数小葡萄球状的低聚糖类物质组成的块状,且污染物层分布很不均匀,波动很大,平均表面粗糙度为439．7nm,波峰高度是微米级的。     

凝胶注模成型制备医用多孔钛植入材料及其性能

应用一种新的近净成型技术——凝胶注模成型技术，成功制备大尺寸、复杂形状医用多孔钛人造骨替代材料，并研究了凝胶注模成型工艺参数对浆料流动特性、坯体强度及烧结体孔隙、力学性能的影响。研究结果表明：预混液中有机单体的浓度、单体／交联剂比例以及固相含量是决定钛粉浆料表观粘度、Gelcasting坯体强度的重要参数；对于医用多孔钛植入材料的凝胶注模成型工艺，适合的顸混液单体浓度为30％（质量分数），单体，交联剂比例为120：1，浆料固相含量为34％（体积分数）；1100℃保温1．5h是凝胶注模成型多孔钛较为适合的烧结工艺路线；所制得孔隙度46．5％、开孔隙度40．7％多孔钛的抗压强度158．6MPa、弹性模量8．5GPa，与自然骨基本匹配，适合作为人造骨替代材料。