硼硅酸盐生物活性玻璃在直流电场下的体外矿化性能（英文）

硼硅酸盐生物活性玻璃具有良好的生物活性和骨传导性,但大多数生物活性玻璃表现出非线性降解和矿化行为,矿化性能会随着时间而减缓。电场作为一种外场辅助调节的方法,能够干预玻璃的离子交换和扩散。本研究利用直流电场干预硼硅酸盐生物活性玻璃的体外矿化,加快降解较慢阶段中硼硅酸盐生物玻璃的生物活性。将熔融法制备的成分为18SiO₂-6Na₂O-8K₂O-8MgO-22CaO-2P₂O₅-36B₂O₃的硼硅酸盐生物活性玻璃浸泡在SBF生理模拟液中,施加0～90 m A的电流,研究直流电场对硼硅酸盐生物玻璃降解及体外矿化性能的影响。研究结果表明,施加电场不仅可以提高硼硅酸盐生物活性玻璃的降解率和离子释放量,而且有利于玻璃网络水解和表面羟基化,加速羟基磷灰石的生成。其中失重率比对照组提高了3%～5%,硼和钙的离子释放量分别较对照组提高了2.3～2.9倍和1.9～2.3倍。对硼硅酸盐生物活性玻璃表面结构分析得出,暴露在电场下的样品表面生成了磷灰石层。应用直...     

硼硅酸盐生物活性玻璃在直流电场下的体外矿化性能

硼硅酸盐生物活性玻璃具有良好的生物活性和骨传导性, 但大多数生物活性玻璃表现出非线性降解和矿化行为, 矿化性能会随着时间而减缓。电场作为一种外场辅助调节的方法, 能够干预玻璃的离子交换和扩散。本研究利用直流电场干预硼硅酸盐生物活性玻璃的体外矿化, 加快降解较慢阶段中硼硅酸盐生物玻璃的生物活性。将熔融法制备的成分为18SiO₂-6Na₂O-8K₂O-8MgO-22CaO-2P₂O₅-36B₂O₃的硼硅酸盐生物活性玻璃浸泡在SBF生理模拟液中, 施加0~90 mA的电流, 研究直流电场对硼硅酸盐生物玻璃降解及体外矿化性能的影响。研究结果表明, 施加电场不仅可以提高硼硅酸盐生物活性玻璃的降解率和离子释放量, 而且有利于玻璃网络水解和表面羟基化, 加速羟基磷灰石的生成。其中失重率比对照组提高了3%~5%, 硼和钙的离子释放量分别较对照组提高了2.3~2.9倍和1.9~2.3倍。对硼硅酸盐生物活性玻璃表面结构分析得出, 暴露在电场下的样品表面生成了磷灰石层。应用直流电场可以提高生物活性玻璃的降解及体外矿化性能, 为提升骨修复效果提供了一种新思路。     

掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥的制备与性能表征

骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤, 常通过手术切除进行治疗。但术后造成的骨缺损难以自愈, 残余肿瘤细胞还会增加复发可能性。本研究开发了一种用于修复骨缺损和协同治疗骨肉瘤的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥。首先通过溶胶-凝胶法结合固态反应制备了可作为光热剂和药物载体的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷微球(MBGC-xNd), 然后将微球与海藻酸钠(SA)溶液混合制备了可同时进行光热治疗和化学治疗的可注射骨水泥(MBGC-xNd/SA)。结果表明掺Nd³⁺赋予微球可控的光热性能, 负载阿霉素(DOX)的微球显示出持续的药物释放行为。此外, 载药骨水泥的药物释放量随着温度的升高而显著增加, 说明光热疗法产生的热量可促进DOX释放。体外细胞实验结果表明, MBGC-xNd/SA具有良好的促成骨活性, 并且光热-化学联合疗法对MG-63骨肉瘤细胞起到了更显著的杀伤作用, 表现出协同效应。因此,MBGC-xNd/SA作为一种新颖的多功能骨修复材料, 在骨肉瘤的术后治疗方面具有良好的应用前景。     

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。     

离子交换和热处理对贵金属掺杂硅酸盐玻璃光致发光的影响

贵金属纳米颗粒-玻璃复合材料是一种重要的非线性材料。利用光致发光谱及配位场理论, 深入研究了离子交换及氢气热处理对硅酸盐玻璃中贵金属离子的引入、还原、成核及生长过程的影响, 发现延长离子交换时间有利于提高玻璃中金属离子的浓度。对于掺Ag⁺硅酸盐玻璃, 不仅存在孤立Ag⁺离子, 同时也存在Ag₂⁺团簇。H₂中热处理后, 样品中孤立Ag⁺离子浓度迅速降低, 同时出现Ag₃²⁺团簇。对于掺Cu⁺硅酸盐玻璃, 仅存在孤立Cu⁺和Cu²⁺, 没有发现Cu⁺团簇的发光峰, Cu²⁺的存在造成Cu⁺的发光强度显著降低。掺Ag⁺硅酸盐玻璃经H₂热处理后, 再经过第二次离子交换往玻璃中掺Cu⁺是十分困难的。     

基于介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球的可注射复合骨水泥

以溶胶-凝胶法制备的介孔硼硅酸盐生物活性玻璃微球(MBGS)作为固相, 海藻酸钠(SA)溶液作为液相,开发了一种可注射复合骨水泥。对MBGS中氧化硼/氧化硅的比例对其质构性能及骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的影响进行表征。实验结果表明, 随着硼含量的增加, MBGS的比表面积从161.71 m²/g增大至214.28 m²/g, 平均孔径以及总孔容也随之增长, 加速了玻璃相中钙离子的释放, 使得玻璃与SA的快速交联, 改善了骨水泥可操作性能和力学性能, 凝固时间由21 min缩短至9 min, 抗压强度由3.4 MPa提升至4.1 MPa, 体外矿化性能也随之提高。综合各方面性能表现, BC-30骨水泥兼具良好的可操作性能、力学性能和体外矿化能力, 是最合适的骨水泥组分。总之, 提高MBGS的质构性能是增强复合骨水泥的可操作性、抗压强度和生物活性的有效方法。     

负载过氧化铜的介孔二氧化硅纳米粒子协同化学动力学疗法和化疗联合治疗肿瘤

化学动力学治疗(CDT)是通过使用芬顿催化剂将细胞内过氧化氢(H₂O₂)催化成羟基自由基(·OH)以杀死癌细胞的一种新型治疗方法。然而，内源性H₂O₂含量不足以及单一治疗的局限性限制了CDT的治疗效率。本工作报道了一种负载过氧化铜(CuO₂)的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)。其中，MSN内部负载化疗药物阿霉素(DOX),其表面负载催化剂CuO₂封堵孔道，避免药物提前早释。在肿瘤微环境(TME)刺激下，CuO₂分解产生外源性H₂O₂和类芬顿离子Cu²⁺,Cu²⁺消耗细胞内谷胱甘肽(GSH)生成Cu⁺,Cu⁺催化外源性H₂O₂生成高细胞毒性的·OH,协同化疗药物DOX实现CDT和化疗的联合治疗，提高抗肿瘤疗效。此外，体外细胞实验研究表明，该芬顿催化剂表现出良好的细胞...     

pH响应铜掺杂介孔硅纳米催化剂增强肿瘤化疗–化学动力学联合治疗的研究

化学动力学疗法(CDT)利用肿瘤细胞内源性H₂O₂与芬顿催化剂反应生成高毒性的羟基自由基(·OH),从而杀死肿瘤细胞,但内源性H₂O₂不足和纳米粒子转运效率较低导致抗癌效果不理想。本研究制备了一种分散性良好、尺寸较小的铜掺杂介孔二氧化硅(Cu-MSN),负载化疗药物阿霉素(DOX)和抗坏血酸盐(AA)后,表面经叶酸(FA)和二甲基马来酸酐(DMMA)改性的壳聚糖(FA-CS-DMMA)以及羧甲基壳聚糖(CMC)包裹,得到pH响应型靶向纳米催化剂FA-CS-DMMA/CMC@Cu-MSN@DOX/AA(缩写为FCDC@Cu-MSN@DA)。扫描电镜显示纳米粒子FCDC@Cu-MSN@DA粒径约为100nm。体外48h内Cu²⁺释放量可达80%,药物DOX释放达到57.3%。释放的AA经自氧化后产生H₂O₂,诱导Cu²⁺发生类芬顿反应,从而增强CDT。细胞实验证明, FCDC@Cu-MSN@DA联合化疗药物表现出优异...     

介孔生物玻璃/磷酸钙骨水泥多级孔复合支架的制备及其载药特性研究

采用离心法将介孔生物活性玻璃(MBG)和磷酸钙骨水泥(CPC)高效复合制备出介孔/大孔多级孔复合支架材料, 评价了其对抗癌药物阿霉素的装载及释放性能。实验结果表明, 采用离心法能在大孔支架CPC内有效负载大量的介孔生物活性玻璃, 使其比表面积高达100.1 m²/g, 负载量达47.2%, 而采用传统浸渍法则不能将MBG粉体材料负载于CPC支架上。载药实验发现离心法制备的介孔/大孔复合支架对阿霉素的装载量达到了46 mg/g, 是普通大孔CPC支架的11.5倍, 且在体外具有药物缓释的特性。     

一种新型的骨组织工程用支架材料的制备与性能表征

以硼硅酸盐玻璃粉为原料,采用有机泡沫浸渍工艺,制备了高孔隙率的网眼多孔支架.应用XRD、SEM及ICP-AES等对硼酸盐生物玻璃粉末在生理模拟液中的降解性能、生物活性等进行了测试分析.结果表明,硼硅酸盐生物玻璃的降解性和生物活性与材料的组成配比有关,因此,可以通过调整玻璃的组成有效控制材料的降解性和表面形成的羟基磷灰石晶体的形态.硼硅酸盐生物活性玻璃作为硬组织工程支架材料的研究具有重要的意义和广泛的应用前景.     

硅酸钙纳米线复合电纺丝支架的制备及离子释放研究

电纺丝支架已被广泛用于组织工程领域,其中硅酸钙等生物活性陶瓷复合的电纺丝支架,在应用中展现出了优异的生物活性。硅酸钙复合电纺丝支架中硅酸钙降解释放的硅酸根离子(SiO32–)已被证实具有促进成血管性能,但其有效活性离子浓度范围比较窄,仅在0.79～1.8μg/mL之间。因此精确控制组织工程材料的离子释放浓度,使材料释放的离子能较长时间保持在有效活性浓度范围,对于组织工程应用具有重要意义。本研究通过调节电纺丝孔径大小及硅酸钙纳米线的不同复合方式,制备了多种硅酸钙复合电纺丝纤维支架,并比较了其在体外环境下的离子释放模式及对人脐静脉内皮细胞的增殖促进作用。实验结果表明,混纺及同时电喷–电纺复合方式的小孔径硅酸钙复合电纺支架由于高分子的疏水作用和小孔径结构对离子扩散的阻碍,可以实现离子缓释。通过体外细胞实验发现,具有离子缓释效果的支架可以更好地促进人脐静脉内皮细胞的增殖,说明通过调控支架离子缓释,可以有效调控其生物活性,获得最佳组织工程应用效果。     

中空SiO2微球的制备及其在缓/控释应用中的新进展

中空二氧化硅(SiO₂)微球具有特殊的内部空腔、吸附渗透性好、物质传递可控等优异性能, 可储存负载并缓慢释放药物、香精、染料、菌素等客体分子, 因此在药物缓释、医学成像、环境保护以及化妆品等领域有着广阔的应用前景。根据国内外研究进展, 本文归纳对比了中空SiO₂微球几种制备方法之间的优劣差异, 着重阐述了其作为缓控释载体表现出的持久性和高效性, 以及功能化的有机/无机杂化微球在响应性控释方面的优越性。并对中空SiO₂微球作为新型缓控释载体的发展前景进行了展望。     

Preparation,characterization, in vitro bioactivity and protein loading/release property of mesoporous bioactive glass microspheres with different compositions

Mesoporous bioactive glass microspheres (MBGMs) with large mesopores have attracted considerable attention in the field of bone tissue regeneration and drug delivery systems due to their excellent bioactivity, biocompatibility and high specific area. In this study, a loose structure of MBGMs with adjustable chemical compositions was synthesized by the combination of sol-gel and water-in-oil (W/O) microemulsion. All the prepared MBGMs possessed a large mesopore diameter that increased with CaO content, a high surface area and good apatite-inducing formation ability. In vitro protein absorption and release assays demonstrated that the MBGMs exhibited decreased loading efficiency and burst release behavior as the CaO content increased. Additionally, an enhanced BSA-loading amount and prolonged release curve were obtained after the surfaces of MBGMs were modified by amine groups. Furthermore, the preliminary in vitro cell experiments showed that MBGMs exhibited good biocompatibility. The results indicated that MBGMs could be a promising candidate as a drug/protein carrier for bone tissue regeneration.     

电场作用下铅基阳极表面氧化膜残余内应力产生机理研究

采用SEM、XRD和Raman光谱法研究电场作用下含铬溶液中铅基阳极氧化膜的残余内应力行为、内应力形成, 讨论了氧化膜内应力产生过程与氧化膜表面形貌、物质结构转变的关系。结果表明, 在氧化膜形成初期, Cr₂O₇^2- 和HCrO₄^-离子首先吸附在铅基阳极表面, 电场作用下, 其与铅基体反应并分别形成PbCrO₄和PbO, 同时产生较大内应力。电流密度的增加, 显著提高氧化膜的内应力。随着氧化时间的延长, 阳极析氧行为的加剧, 促进PbO或β-PbO₂形成。同时, 晶粒长大与内应力的不匹配, 导致内应力局部释放, 表现出氧化膜残余内应力减小。铅基氧化膜中不同氧化物组织结构的晶格参数差异, 增加了氧化膜内应力梯度变化, 致使氧化膜破裂。     

Al3+/Yb3+/P5+掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

采用溶胶-凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃。研究了P⁵⁺和Al³⁺的引入对Yb³⁺掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱, 以及Yb4d电子结合能的影响, 并初步探索了其机理。研究结果表明, Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃在190~300 nm波段的吸收主要来源于O^2-→Yb³⁺的电荷迁移吸收, 其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb³⁺的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动。真空烧结条件下, 引入Al³⁺会引发石英玻璃中Yb³⁺还原为Yb²⁺, 其典型的吸收峰位于330 nm处; 然而, 在Al³⁺/Yb³⁺共掺的基础上再引入P⁵⁺, 且P⁵⁺/Al³⁺摩尔比大于1时, 可以有效抑制Yb²⁺的形成。紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb³⁺激发态向基态跃迁的结果, 可见发光(525 nm)归因于Yb²⁺的5d→4f跃迁。本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb³⁺掺杂光纤具有一定的指导意义。     

SO_4~（2-）对Mn掺杂硫磷酸盐玻璃结构和发光性能的影响

采用高温熔融法制备了Mn掺杂P_2O_5-ZnO-ZnSO_4-Na_2O硫磷酸盐玻璃,研究了不同SO_4~（2-）含量下玻璃结构的变化以及Mn离子的发光性能。结果表明：在409 nm光激发下,MN离子掺杂硫磷酸盐玻璃可产生500 nm到750 nm的宽带发射,SO_4~（2-）的引入改变了Mn~（2＋）周围的配位场,...     

紫外光激发Ce3+掺YVO4蓝光发射性能研究

利用提拉法生长了YVO₄和掺2.0at% CeO₂(或Ce₂(CO₃)₃)的YVO₄: Ce³⁺晶体。样品的XRD测试表明Ce³⁺代替Y³⁺进入晶格, Ce³⁺的加入并没有影响YVO₄的晶格结构。XPS测试显示YVO₄: Ce³⁺晶体中Ce离子3d分裂为882.0、885.8、902.9、908.0和915.9 eV等5个峰, 峰位表明样品中铈离子是以Ce³⁺和Ce⁴⁺两种价态形式存在。YVO₄和YVO₄: Ce³⁺激发谱都呈现出260~360 nm宽带激发, 此激发带源于基质中VO₄^3-离子团的配体O到V的电荷迁移吸收。使用325 nm的紫外线激发时, 两种样品均可发出以440 nm 为中心的宽带蓝光,其中YVO₄发射峰应归属于VO₄^3-离子团中³T₂→¹A₁和³T₁→¹A₁跃迁; 而YVO₄: Ce³⁺的蓝光发射则来源于Ce³⁺的5d→4f 的跃迁。分析可知YVO₄: Ce³⁺中VO₄^3-的π轨道和Ce³⁺的电子波函数能有效地重叠, 使得VO₄^3-和Ce³⁺可通过交换作用有效地向Ce³⁺传递能量, 可大幅提高Ce³⁺的蓝光发射强度。实验结果显示YVO₄: Ce³⁺可作为UV-LED管芯激发的白光发光二极管用高亮度蓝色发光材料。     

离子色谱法同时测定福州大气PM2.5中无机阴离子和有机酸的研究

本文利用离子色谱法对福州市2015-2016年大气PM_2.5样品中4种无机阴离子(F^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-)和5种水溶性有机物(WSOC)(甲酸、乙酸、乙二酸、丁二酸、戊二酸)进行同步测定,结果表明,无机阴离子曲线相关系数大于0.999,有机酸相关系数大于0.994,检出限范围(0.7-25.7)ng/m³,精密度范围(0.3-7.9)%,回收率范围(84.0-116)%,方法性能满足测试要求。SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-为主要的水溶性无机阴离子,3种离子浓度之和占PM2.5质量浓度的32.6%。5种水溶性有机酸WSOC的浓度均值范围为(0.031-0.308)μg/m³,总和占PM2.5质量浓度的1.6%,其中乙二酸的含量相对最高。总体而言,PM2.5中水溶性无机离子和有机酸浓度的季节变化表现为春、冬季高,夏、秋季低的特点。NO₃^-、乙二酸在夏季表现出不同的浓度特征可能与物质的性质和夏季高温强辐射天气有关。乙二酸与SO42-、NH4+、NO3-有较强的线性相关性,初步推断其主要来源为光化学反应而形成的二次污染物。