医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料体外浸泡行为研究

将纳米羟基磷灰石／聚酰胺66复合材料(n-HA／PA66)和纯PA66分别浸泡于去离子水、生理盐水、小牛血清和人血清中,于37℃恒温,l～12周取样,测试材料的吸水率、重量变化以及浸泡液中Ca、P含量变化,并对材料表面作扫描电镜(SEM)观察。结果显示不同浸泡环境中材料的行为有所不同。n-HA／PA66复合材料较纯PA66吸水率低,稳定性好,活性提高。扫描电镜显示在血清中复合材料表面形成大量颗粒状沉积物。n-HA／PA66复合材料在几种浸泡介质中均表现出良好的稳定性和生物活性。     

石英纤维/纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合生物材料的制备和性能

用挤出法制备石英纤维(quanz fibre,QF)/纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,n-HA)/聚酰胺66(polyamide 66,PA66)复合材料(OF/n-HA/PA66),表征了其结构、形貌、力学性能和细胞毒性。结果表明:QF均匀地分散在n-HA/PA66中,且与PA66基体存在氢键结合;复合材料的力学性能随着石英纤维含量的增加而增大,当石英纤维含量为38%时复合材料的抗拉强度为81 MPa,抗压强度为190 MPa,抗弯强度为195 MPa(比人体皮质骨的高);n-HA/PA66基体所承受的载荷传递给QF纤维,纤维轴向传递使应力迅速扩散,这种传递作用在一定程度上起到了力的分散作用,从而增强了材料承受外力作用的能力,导致材料的弯曲强度、拉伸强度等力学性能的显著提高。QF/n-HA/PA66复合材料无细胞毒性,满足承重骨修复材料的要求。     

人血清浸泡纳米羟基磷灰石及其聚酰胺复合材料的表面生物活性研究

对n-HA及n-HA／PA66复合材料在人血清中的浸泡行为进行了研究。通过ICP、FT-IR、XRD、SEM等检测手段,分析了n-HA及n-HA／PA66复合材料浸泡前后表面化学组成、结晶结构及表面形貌等的变化。结果表明,n-HA及n-HA／PA66复合材料表面均能吸附蛋白质,并在材料表面生成了与骨磷灰石相似的类骨磷灰石层。这对材料植入体内与骨组织形成骨性键合有着重要意义。同时,也说明了n-HA／PA66复合材料具有优异的生物活性。     

多孔n-HA/CS/PA66三元复合支架材料的制备及性能

采用常压共混复合法制备了纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚酰胺66(n-HA/CS/PA 66)三元复合材料,并以乙醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠混合物为致孔剂的粒子沥滤法制备了n-HA/CS/PA 66三元复合多孔支架材料,用燃烧试验、IR、XRD、SEM、孔隙率及力学性能测试等手段对其进行了表征。结果表明,n-HA在复合材料中分布均匀且呈弱结晶状态,复合前后三组分的化学组成未发生显著变化,但三相间两两均发生了相互作用。在制备n-HA/CS/PA 66多孔材料时,加入少量的聚乙烯吡咯烷酮可使该多孔材料孔隙率更高,孔的贯通性更好。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料在模拟体液(SBF)中的表面生物活性研究

通过纳米羟基磷灰石／聚酰胺66(n—HA／PA66)复合材料体外模拟体液(SBF)浸泡实验，以聚酰胺66(PA66)为对照，用IR、XRD、SEM和ICP等手段对材料的表面组成和形貌变化进行了分析，比较了PA66和n-HA／PA66复合材料的表面生物活性。结果表明，n-HA／PA66复合材料在SBF中其表面形成的HA沉积物为部分碳酸基团取代的磷灰石，而PA66在浸泡过程中Ca、P不在聚合物表面沉积；n-HA／PA66复合材料具有良好的生物活性，作为骨组织修复或替代材料具有较高的研究和应用价值。     

n-HA/多元氨基酸共聚物复合材料的制备和界面研究

通过原位聚合法制备了纳米磷灰石晶体(n-HA)/多元氨基酸共聚物(PA)复合材料,采用扫描电镜和燃烧试验测试了复合材料中n-HA的分散状况及材料的均一性,并用红外吸收光谱仪(FT-IR),X射线衍射仪(XRD)及X射线光电子能谱仪(XPS)对复合材料的表界面进行了测试和表征。结果表明,采用本方法制备的n-HA/PA复合材料中,n-HA微粒粒径约为80～100nm,能够很好地分散在PA基体中,材料具有良好的均一性;在复合材料n-HA与PA界面之间存在氢键和其它的化学结合,界面结合较稳定,具有良好的力学性能,是潜在的生物医学材料。     

纳米羟基磷灰石增强聚酰胺66复合材料动态力学性能分析

采用动态力学分析(dynamic mechanical analysis)方法研究了纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite, n-HA)增强聚酰胺66(polyamide 66, PA66)生物复合材料的动态力学性能.结果表明,复合材料中纳米羟基磷灰石组分的含量、生理盐水和振动频率对n-HA/PA66复合材料的动态力学性能和玻璃化转变过程都有一定程度的影响.随着纳米羟基磷灰石含量的增加,其复合材料的力学损耗峰温度移向高温区,峰值降低;复合材料吸水后其储能模量和损耗模量都有所降低,且玻璃化温度向低温区移动;振动频率对复合材料的动态力学性能也有一定的影响, 随着振动频率的增加,复合材料的储能模量也有所提高.     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合材料屏障膜的体外生物相容性

用相转移法制备了用于引导骨再生的纳米磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)和载银纳米羟基磷灰石/二氧化钛/聚酰胺66(Ag-HA-TiO₂/PA66)复合生物材料屏障膜, 并通过与骨髓基质干细胞(BMSC)共培养评价了其体外生物相容性。扫描电子显微镜(SEM)观察显示,制备的复合材料膜为不对称多孔膜,一面是孔径小于10μm的微孔层,另一面是孔径在30～200μm的大孔结构。四唑盐比色(MTT)和流式细胞术(FCM)试验结果表明：n-HA/PA66膜具有良好的细胞亲和力,有利于BMSC的黏附、生长和减少凋亡;Ag-HA-TiO₂/PA66 膜也具有良好的生物相容性,但加速了BMSC的凋亡。2种膜的结构和生物相容性能够满足引导骨组织再生膜材料的要求。     

n-HA/PA46复合材料的制备与表征

用溶液共溶沉淀法制备出纳米羟基磷灰石（n-HA）/聚酰胺46（PA46）复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、燃烧试验、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）及X射线光电子能谱仪（XPS）对复合材料的组成和界面进行了测试和表征,并对复合材料的力学性能进行了初步研究。结果表明,溶液共溶沉淀法可使n-HA颗粒均匀分散在PA46基体中,复合材料具有良好的均一性;在复合材料中n-HA与PA46界面间存在氢键,有较稳定的界面结合;复合材料有良好的力学强度,其抗拉、抗压和抗弯强度分别为67、202和146MPa,高于n-HA/聚酰胺66（PA66）复合材料。初步实验结果表明n-HA/PA46复合材料在骨组织支撑、修复和重建等承重骨部位修复方面有潜在用途。     

浆料粘度对纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合支架孔结构与力学性能的影响

浆料粘度是热诱导相分离法制备支架材料的关键因素,采用不同粘度的纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合浆料制备了相应的n-HA/PA66多孔支架,并对不同粘度浆料制备支架材料的泡孔结构和力学性能等进行了对比研究。结果表明,浆料粘度对n-HA/PA66复合多孔支架的孔径、孔径分布、孔隙率、开孔率、力学强度等性能有显著的影响。随着浆料粘度的增大,制备支架的孔径、孔隙率、开孔率逐渐减小,而力学强度却逐渐增大。当浆料粘度为330Pa.s时,制备出的n-HA/PA66复合多孔支架综合性能最好,其孔径主要分布在200～500μm,平均孔径(324±67.1)μm,孔隙率为(75±1.6)%,开孔率为(59±2.5)%,抗压强度为(2.12±0.90)MPa,能够较好地满足骨组织工程支架材料对孔径、孔隙率和力学性能的要求。     

Morphology,hydrogen-bonding and crystallinity of nano-hydroxyapatite/polyamide 66 biocomposites

Nano-composites for load-bearing bone repair consisting of nano-hydroxyapatite (n-HA) and polyamide 66 were prepared by co-precipitation in ethanol. The relationships between structure and property of the composites were studied. Infrared spectrum results showed that n-HA and PA66 were mainly linked by hydrogen-bonding, which mainly existed between OH of n-HA and amide of PA66. The X-ray diffraction results revealed that the introduction of n-HA to polymeric matrix would weaken the crystallinity of α2 crystals in PA66, and most of the PA66 crystals in the composite were α1 crystals. A differential scanning calorimetry pattern showed that the hydrogen-bonding between organic and inorganic phases in the composite enhanced nucleation spots and played the role of nucleating agent, which resulted in the increase of nucleating speed of PA66 in the composite. However, the relative crystalline degree of PA66 in the composite decreased with the increase of the content of n-HA (the degrees of crystallinity were 27.67% for pure PA66, 23.44% for 30 wt% n-HA/PA66 and 22.98% for 40 wt% n-HA/PA66) because of the high viscosity of the system caused by the addition of n-HA and the hydrogen-bonding between n-HA and PA66.     

n-HA/PA66/HDPE复合生物材料的制备和性能研究

应用纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚酰胺66(PA66)和高密度聚乙烯(HDPE)制备了生物医用复合材料。用化学分析法、燃烧实验、热分析、AFM、IR、XRD对复合材料的组成和结构进行了分析,并对复合材料的力学性能进行了研究。结果表明所制备的复合材料组成均一,具有高强柔韧的力学性能,纳米羟基磷灰石、聚酰胺66、高密度聚乙烯三者之间产生了一定的相互作用,形成了稳定的界面结合。因此,该三元复合材料可能成为一种新型的骨修复材料,在生物医学材料的开发和应用研究中具有重要意义。     

加工工艺对n-HA/PA66复合材料结晶行为和力学性能的影响

采用X射线衍射、差示量热分析和常规力学性能等测试方法研究了纳米羟基磷灰石增强聚酰胺66(n- HA/ PA66) 复合材料在不同加工条件和后处理工艺下的结晶行为和力学性能。结果表明, 提高样品的退火温度会降低纯PA66 及其复合材料中PA66 的结晶峰强度。在n- HA/ PA66 复合材料中, 基体树脂PA66 的α晶体中只有α2 的结晶峰存在,α1 的结晶峰基本消失。提高复合材料的注射压力, PA66 结晶峰的强度降低, 结晶度增加; 退火温度对材料的结晶度没有明显的影响。复合材料的结晶行为与其力学性能之间有着紧密的联系。      

新型n-HA增强复合生物材料的结构与性能

在双螺杆挤出机上制备了新型纳米羟基磷灰石增强聚酰胺66／高密度聚乙烯（n—HA／PA66／HDPE）复合生物材料．研究了不同配比复合材料的微观结构、相界面作用对力学性能和吸水性能的影响及作用机理。分析表明，通过n—HA粒子与极性PA相界面的结合，减少了酰胺基与水分子的结合，实现了复合体系强韧性的提高和吸水率的下降。PE在PA基体中微观形态的不同导致了复合材料性能的差异，球状分布有利于材料的韧性增加，但吸水率降低很少；网状分布时，PE／PA两相间空隙较多，材料力学性能降低，但吸水率却大幅下降。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66仿生复合材料的非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热仪(DSC)研究了不同比例的纳米羟基磷灰石(nano hydroxyapatite, n HA)/聚酰胺66(polyamide 66,PA66)仿生复合材料的非等温结晶行为。结果表明:(1)纳米羟基磷灰石的加入,起到了异相成核剂的作用,提高了PA66 的结晶速率,且结晶速率随纳米羟基磷灰石的含量的增加而增加,纯PA66的结晶度则随着纳米羟基磷灰石的增加而降低。(2)PA66 和复合材料的结晶峰都随降温速率的增加从高温向低温方向移动,且结晶峰变宽。(3)以Mo法进行非等温结晶数据处理,得到的F(T) 随结晶度的增加而增加,a值却几乎不随结晶度变化,表明降温速率越快,单位结晶时间达到的结晶度越高,但各降温速率下的结晶方式基本相同。     

纳米复合支架结构与生物学性能

通过复合成型致孔一体技术制备纳米羟基磷灰石/聚酰胺66 (n-HA/PA66) 硬组织修复支架,采用SEM、XRD、IR和燃烧实验等测试手段对复合支架进行表征。结果表明:n-HA粒子以纳米尺度均匀分布于复合支架材料中;复合材料的两相界面为氢键键合和配位键合;支架的孔隙相互贯通,不仅有平均孔径约450 μ m的大孔,大孔壁上还富含0.5~50 μ m的微孔。动物实验证实,该纳米复合支架具有高的生物活性和好的组织相容性,能与硬组织形成骨性结合,其孔隙范围有利于骨组织、血管、骨细胞的长入,可作为硬组织修复的良好载体。      

Clinical outcomes of two types of cages used in transforaminal lumbar interbody fusion for the treatment of degenerative lumbar diseases: n-HA/PA66 cages versus PEEK cages

This study reports the clinical effects of nano-hydroxyapatite/polyamide66 cages (n-HA/PA66 cages) and compares the clinical outcomes between n-HA/PA66 and polyetheretherketone cages (PEEK cages) for application in transforaminal lumbar interbody fusion (TLIF). A retrospective and case–control study involving 124 patients using n-HA/PA66 cages and 142 patients using PEEK cages was conducted. All patients underwent TLIF and had an average of 2-years of follow-up. The Oswestry Disability Index and Visual Analog Scale were selected to assess the pain of low back and leg, as well as neurological status. The intervertebral space height and segmental angle were also measured to estimate the radiological changes. At the 1-year and final follow-ups, the fusion and subsidence rates were evaluated. There was no significant difference between the two groups regarding clinical and radiological results. At the final follow-up, the bony fusion rate was 92.45 and 91.57 % for the n-HA/PA66 and PEEK groups, respectively, and the subsidence rate was 7.55 and 8.99 %, respectively. The study indicated that both n-HA/PA66 and PEEK cages could promote effective clinical and radiographic outcomes when used to treat degenerative lumbar diseases. The high fusion and low subsidence rates revealed that n-HA/PA66 cages could be an alternative ideal choice as the same to PEEK cages for lumbar reconstruction after TLIF.