生物医用镁合金研究进展

由于具有优异的力学相容性、生物相容性和可降解性,镁及其合金成为新一代生物医用可降解金属植入材料的研究焦点。但镁及其合金由于较快的降解速率,严重制约了其在临床上的应用步伐。开发高强度、高韧性、高耐蚀,且降解行为可控的高性能镁合金迫在眉睫。综述了生物医用可降解镁合金的最新研究进展,详细介绍了镁及其合金作为生物医用材料的优势与不足、产品研发现状、降解机理及腐蚀行为和耐蚀性研究,并指出了研究中存在的问题和未来发展方向。     

可降解医用镁基生物材料的研究进展

生物体内可降解吸收材料是生物材料发展的重要方向,由于金属材料具有较好的强度和塑韧性,因此金属基可降解吸收材料具有重要的临床应用价值.镁是所有金属材料中生物力学性能与人体骨最接近的金属材料,具有理想的生物力学相容性,因此,镁合金作为可降解生物材料具有巨大的应用潜力.首先介绍了镁基材料作为生物体内可降解植入材料的优点,然后简要回顾了镁基可降解生物材料的早期研究情况,同时系统地介绍和总结了目前的研究进展和遇到的挑战,最后展望了镁合金医用材料的应用前景和发展方向.     

生物可降解镁合金的发展现状与展望

镁合金作为新型可降解医用金属材料,近年来成为生物材料领域的研究热点,并越来越受到生物、材料和医学界的关注和重视.从工程用镁合金、新型医用镁合金、表面改性镁合金和新颖结构镁合金4个方面综述了国际和国内生物可降解镁合金方面的研究现状,系统地介绍和总结了目前生物可降解镁合金材料的合金设计、力学性能、体液腐蚀特性、细胞毒性和动物体内植入实验的相关结果,展望了未来生物可降解镁合金亟待解决的科学问题和应用前景.     

生物医用镁合金表面PLGA涂层研究

镁及镁合金作为可降解吸收生物医用材料的研究已得到关注,但与传统可降解材料相比其腐蚀降解较快,可能导致提前失效.以高纯的Mg-Zn合金为研究材料,采用浸涂提拉法在其表面得到PLGA涂层.结果表明,PLGA涂层致密均匀,耐蚀性好,降解周期长,可以有效保护镁合金在植入初期不发生腐蚀降解,延长其发挥功能的时间,达到良好的医学适用性.     

AZ31镁合金的生物降解行为研究

研究了AZ31镁合金作为生物医用材料的体内外生物降解行为.初步分析了其作为可降解生物医用材料的可行性.体外浸泡实验结果表明,AZ31镁合金的降解行为与其所处环境有关,在Hank's溶液中的降解速度较在0.9%NaCl溶液中低;经过热处理后的AZ31镁合金较铸态和锻态降低了点蚀发生倾向,降解速度更慢.体内植入实验结果表明,AZ31镁合金与动物不同组织接触,其降解速度不同,在骨髓腔内的降解速度更快.植入5周时,镁合金已发生降解,20周降解更为明显.降解过程中镁合金表面有Ca-P物质沉积,表面具有优异的生物活性,其降解产物主要通过尿液进行排泄.在表面制备Ca-P涂层可降低镁合金的降解速度.AZ31镁合金是一种具有良好应用前景的新型生物可降解医用植入材料.     

镁合金材料表面涂层构建及表征

镁合金作为一种新型的可降解生物医用金属材料,在力学性能、生物相容性和生物降解性能方面都具有优越性,目前在医用材料领域已成为研究热点。然而由于其存在腐蚀速率快和腐蚀不均等不足,这势必会阻碍它的应用及发展。因此对镁合金材料表面进行改性处理,增加耐腐蚀性,同时提高其生物相容性,已经成为可降解镁合金发展与应用中的重要组成部分。采用一种细胞内的天然高分子聚合物,即聚β-羟基丁酸酯(poly-beta hydroxy butyric acid ester,PHB)作为涂层材料,在WE43镁合金表面制备PHB涂层,考察改性后镁合金材料的表面形貌和生物相容性。实验结果表明,经聚合物PHB涂层后的WE43镁合金聚合物涂层分布较均匀,对镁合金有较好的保护作用。另外,PHB涂层明显提高了镁合金的血液相容性,对细胞的增殖起到了一定的促进作用,并有利于细胞迁移。该研究为可降解医用镁合金材料的研究提供一种新思路。     

可降解镁合金临床应用的最新研究进展

作为新一代可降解医用金属材料,镁合金具有良好的力学性能、生物可降解性以及生物相容性。镁合金用作骨修复材料时,可以有效避免应力遮挡效应,有利于促进骨愈合;用作血管支架材料时,可以在狭窄的血管内经过一段时间支架支撑和药物治疗完成正性重构后,自行降解消失,从而降低再狭窄的风险。因此镁合金作为可降解医用材料具有很广阔的临床应用前景,在骨内植物器械和血管支架等领域有巨大的应用潜力。首先介绍了镁合金作为可降解医用材料所具有的优点以及目前所面临的主要挑战,然后分别阐述了镁合金在骨内植物器械和血管支架领域临床应用研究的最新进展,重点介绍了上海交通大学有关可降解医用镁合金的最新进展,最后总结并展望了可降解医用镁合金未来的发展前景。     

从可降解金属的角度审视医用镁合金的元素选择

进入21世纪以来,可降解金属成为医用金属材料研究的热点。镁及镁合金是过去10余年被广泛研究的代表性可降解金属材料。Web of Science检索显示,过去10余年有关医用镁合金的基础研究工作在全球范围内已经发表了3000余篇文章,人们对可降解镁合金与机体的力学、化学和生物学相互作用机制有了较深入的认识,初步开展了"医用镁合金的成分设计与性能优化"、"镁合金在体内的降解机制及其调控方法"、"镁合金降解产物的生物安全性与代谢途径"、"镁合金降解过程中的力学强度退化"等基础科学研究。尽管已有大量的新配方镁合金被设计与研究用于生物医学,但多为工程材料专家们的炒菜式思维,企业对投入费时费钱的生物医学验证坐等,医学转化成效低。在成百上千的已有材料配方中,迄今在全球上市的医用镁合金植入式医疗器械只有德国WE43系镁合金和韩国Mg-Ca-Zn合金,国内进入创新医疗器械的两个产品是以纯镁为材料。因此,拟从生物材料专家的视角出发,摒弃对力学性能的追求,从可降解金属的生物降解性和生物安全性两个最基本的判据出发,对元素周期表中适合可降解金属的元素进行初步筛选,在此基础上选出用于医用镁合金的合金化元素,换一个角度,从更佳的生物学性能和生物功能性出发,对未来医用镁合金材料设计指明可以尝试的新方向。     

生物可降解锌基金属材料研究进展

随着人们医疗观念的转变和材料科学的进步,医用金属植入材料的选择从传统316L不锈钢、钴铬合金、钛合金等惰性金属逐渐转向可降解材料。为了减轻与耐腐蚀支架相关的副作用(即慢性炎症和晚期血栓形成),目前正在开发新一代的生物可吸收支架,支架在完成任务后会被逐渐降解和吸收。目前的可降解金属主要包括镁合金、铁合金和锌合金,铁在动脉中产生大量的氧化产物而镁及其合金又腐蚀得太快。其中,锌合金具有更适宜的降解速度、良好的降解行为和较好的力学性能,基于锌的生物可吸收材料是近年兴起的最具发展潜力的可降解医用金属材料。本文主要介绍了纯锌、锌铜系、锌镁系及其他锌基合金近年来的主要研究进展。     

可降解医用金属功能化表面改性研究进展

近年来,以镁、铁、锌为代表的可降解医用金属由于其独特的体内降解性能和优异的生物相容性成为国内外研究热点.这类可降解医用金属能够在体内逐渐被体液腐蚀降解,它们所释放的腐蚀产物能够给机体带来恰当的宿主反应,当协助机体完成组织修复的任务后将全部被体液溶解,避免了二次手术.前期研究表明,三种可降解医用金属在实际临床应用中尚存在一些不足:镁及镁合金的体内降解速率过快,降解过程中产生的氢气会对植入物周围组织和细胞产生不利影响;铁及铁合金的体内降解速率过慢;锌及锌合金的降解速率最符合临床要求,但是其较低的力学性能限制了锌及其合金的应用.鉴于此,可降解医用金属的功能化表面改性技术应运而生.功能化表面改性技术不仅可以实现对可降解医用金属腐蚀行为的调控,还可根据不同的临床需求提高其生物相容性、抗菌活性、抗凝血性能和促成骨性能等.目前,各类表面改性技术已能够有效改善各类可降解医用金属的性能.镁及其合金是研究最为广泛的一类可降解医用金属,各类表面改性技术,如转化涂层、沉积涂层、复合物涂层等已能够显著降低镁及其合金的腐蚀速率.针对铁及其合金的表面改性技术主要以纯铁以及Fe-Mn合金为主,但目前针对铁及其合金的表面改性技术尚难以满足其理想的降解模式要求.锌及其合金是新一代可降解医用金属,现有的表面改性技术主要是为了增强其生物相容性和抗菌性能.本综述归纳了各类表面改性技术的特点,对各类技术的制备方法、应用及目的进行了介绍,并对其未来研究趋势进行了展望.     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

可燃气体检测报警器测量结果的不确定度评定

本文详细介绍了可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定方法。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定

本文介绍了心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定与表示方法。