Improving of in vitro Biodegradation Resistance in a Chitosan Coated Magnesium Bio-composite

针对壳聚糖涂层对镁基生物复合材料在模拟体液中的降解行为进行了研究。体外降解实验表明：在模拟体液中,经过壳聚糖涂层的镁基复合材料的浸泡腐蚀速率、体液pH值的增加等都比未涂层的材料低,同时镁基复合材料降解后释放出的金属离子的量也减少。细胞毒性试验表明经过壳聚糖涂层的镁基复合材料达到毒性评级最低级0级,也比未涂层的材料毒性更低。壳聚糖涂层对于镁基植入材料而言,减少了降解产物的不利影响,是一种针对镁基生物植入材料有效的表面涂层     

壳聚糖涂层对Mg-6%Zn-10%Ca_3(PO_4)_2植入材料生物相容性的影响（英文）

研究壳聚糖包覆的Mg-6%Zn-10%Ca_3(PO_4)_2植入材料生物体内的降解特性。采用0.2%的醋酸溶液溶解壳聚糖,将其在60℃下涂覆在复合材料样品表面,固化30 min得到壳聚糖的涂层。壳聚糖涂覆后的样品细胞毒性为0级,说明该涂层完全没有毒性,可以用于生物实验。生物体内实验表明:与无涂层的样品相比,植入涂覆有壳聚糖的复合材料后,在新西兰兔静脉血中的离子浓度较低。壳聚糖涂层可以减缓复合材料在生物体内的降解速率。生物体内实验表明,涂覆壳聚糖的复合材料对新西兰兔的重要器官,如心、肾、肝、肌肉都没有损伤,而新生骨组织会聚集在壳聚糖涂覆的复合材料周围,有利于骨组织的生长。壳聚糖涂层有利于减缓植入材料在生物体中的降解过程,减少氢气析出造成的皮下气泡产生,有利于提高复合材料的生物相容性。     

纯镁超声微弧氧化生物涂层植入体内4周的降解行为

研究纯镁及其超声微弧氧化生物涂层种植体植入动物股骨干内的短期降解过程。利用电化学工作站测定试样在模拟体液中极化曲线。术后4周,取兔股骨干的组织进行扫描电镜观察(SEM)及锥形束检测(CBCT)观察种植体降解状况。结果表明,纯镁与超声微弧氧化生物涂层都发生了降解,在骨组织表面及镁基体的表面几乎同时发生反应,在金属-骨界面形成紧密相邻的降解层、新生骨层,并可见少量的不连续的纤维结缔组织,超声微弧氧化镁生物涂层的腐蚀降解速率及对周围骨组织的刺激明显小于纯镁基体。纯镁基体及超声微弧氧化涂层试样周围的骨组织变化符合正常骨组织的愈合过程,超声微弧氧化生物涂层显示出更好的生物相容性及降解性。     

表面涂层对用于骨组织工程的多孔镁支架的影响

多孔镁（Mg）支架有利于生物植入,但是由于Mg的高活性,植入后降解速度过快,不利于新骨的形成。为了有效地控制镁支架的降解,研究了3种不同表面涂层对多孔镁支架的影响。通过能量色散光谱仪（EDS）,X射线衍射（XRD）和红外傅里叶变换光谱（FTIR）证实支架表面的组成为纯Mg,氧化镁（MgO）,磷酸氢钙（DCPD）和硬脂酸（SA）。结果表明,从表面形貌可以看出,SA涂层更光滑,更致密。模拟体液（SBF）的体外降解实验表明,与未涂覆的Mg支架相比,表面涂层可以有效地减慢支架的降解,并且DCPD涂层和SA涂层优于MgO涂层。在第15周时,浸泡在SBF中的DCPD和SA涂层支架的降解率为70％,这可以为新骨的生长提供一定的时间。     

可降解镁植入材料表面涂层的制备及其性能

采用浸涂法制备Mg植入材料表面聚乳酸涂层，通过选择不同相对分子质量的聚乳酸并采用硅烷偶联剂对Mg植入材料表面进行预处理，提高Mg植入材料与聚乳酸的结合力。利用扫描电镜得出浸涂时间、聚合物浓度及浸涂次数对涂层厚度的影响。发现Mg植入材料表面涂覆相对分子质量为20万的聚（乳酸-羟基乙酸）能够满足降解条件和结合力的要求。经聚乳酸表面处理的试样在Hank’s溶液中浸泡10d后，计算试样质量损失，发现表面处理后的试样质量损失明显降低。实验表明，镁表面涂覆聚乳酸涂层，可以有效提高其在模拟体液中的耐蚀性。     

MgO/Mg生物复合材料的制备及其腐蚀行为

采用粉末冶金和热压烧结的方法制备以MgO陶瓷粉末(质量分数分别为5%、10%和20%)为增强相的MgO/Mg镁基生物复合材料,并用XRD和SEM表征其显微组织结构。以纯镁金属作为对照样,分别采用失重腐蚀、动电位极化扫描和电化学阻抗谱研究不同MgO含量的镁基复合材料在模拟体液(简称SBF)中的腐蚀降解速率和腐蚀行为。结果表明:MgO/Mg镁基复合材料与纯镁金属具有相同的腐蚀机制,MgO在镁基体中的均匀、连续分布,可以提高镁基复合材料整体的耐腐蚀性能,其耐蚀性随着MgO含量的增加而改善,20%MgO/Mg复合材料表现出最好的耐腐蚀性能。     

C_((f))/HA-CS复合骨折内固定生物材料在体液中的吸湿膨胀研究

以羟基磷灰石-壳聚糖(HA-CS)为基体,碳纤维(C_((f)))为增强相,采用原位杂化法制备短切碳纤维增强HA-CS基生物复合材料.对所制备的可吸收C_((f))/HA-CS复合骨折内固定材料的吸湿膨胀及生物活性进行评价.研究羟基磷灰石含量对复合材料吸水性的影响以及复合材料在模拟体液中浸泡不同时间后的质量变化和表面羟基磷灰石的微晶仿生生长情况.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对模拟体液浸泡后材料的结构和形貌进行表征.结果表明:复合材料中羟基磷灰石的含量与吸水率成反比,通过控制HA的含量可以控制复合材料的膨胀度;复合材料在模拟体液浸泡的过程中,随着浸泡时间的延长,复合材料的质量呈现先减少后增加的变化规律,复合材料具有很好的生物活性,能诱导羟基磷灰石微晶的沉积.     

生物可降解羟基磷灰石颗粒增强镁基复合材料的制备及表征(英文)

采用粉末冶金方法制备了生物可降解的纯镁基体和不同百分含量的羟基磷灰石颗粒增强镁基复合材料。通过压缩试验和电化学测试对复合材料的机械性能和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,复合材料的压缩屈服强度明显高于纯镁基体,并且随着羟基磷灰石含量的增加而提高;电化学测试结果表明,复合材料在生物模拟体液中的腐蚀电位与纯镁基体相比明显提高,其中Mg-20%HA复合材料的腐蚀电位为-1.582 V,腐蚀电流密度为10.84μA/cm2。     

医用镁基HA复合涂层的研究及发展现状

镁及镁合金由于其良好的生物相容性和可降解性能,在生物医用材料领域具有巨大的应用潜力。然而,过快的降解速率限制了其临床应用。羟基磷灰石(HA)涂层具有良好的骨诱导性和骨传导性,可以有效地延缓镁及镁合金的腐蚀速率。但是,单一的羟基磷灰石涂层不能满足镁基植入物的使用寿命要求,因此需对其进一步的改性。本文从生物相容性、可降解性以及力学性能等方面综述镁合金表面以羟基磷灰石为基础,以高分子材料、无机材料以及离子掺杂而成的可降解镁基HA复合涂层的发展和研究现状。     

纯镁在动物体内骨诱导性能的研究

将改性前后的4N-Mg以及TC4合金对照样植入白兔股骨,术后2,6,12w时任取1只处死,进行X线片检查,血镁浓度测试,并对标本进行SEM观察、EDS分析,以及组织切片光镜观察。结果表明,骨内植入试验中,动物血镁浓度均在正常值范围之内;镁基植入材料显示出较好的骨结合性和骨诱导性,新生骨组织矿化明显,新生骨层上有排列整齐的破骨细胞;改性镁基材料的腐蚀降解速率明显减小。初步表明镁基材料有较好的骨诱导性能,改性对镁基材料腐蚀降解有调控作用。     

HA(β-TCP)/Mg-Zn-Ca复合材料的腐蚀特性研究

本实验主要研究HA及β-TCP添加对Mg-Zn-Ca合金组织及模拟体液环境下的腐蚀特性影响。采用剪切搅拌铸造方式制备了2HA(2β-TCP)/Mg-3Zn-0.5Ca复合材料,并对两种复合材料的显微组织及腐蚀特性进行了测试与对比分析。研究结果表明:添加β-TCP的复合材料相对于添加HA的复合材料晶粒细化程度高,原因为β-TCP与镁的错配度小于HA与镁的错配度,使β-TCP成为更有效的形核基底;添加β-TCP复合材料的腐蚀电位稍高于添加HA复合材料的腐蚀电位;在模拟体液的浸泡实验中,添加β-TCP的镁基复合材料在前期的腐蚀速率低于同含量HA的镁基复合材料,但随浸泡时间的延长,添加HA复合材料形成的保护层比添加β-TCP复合材料的更均匀致密,复合材料的失重更低。     

纯镁表面硅烷/透明质酸钠复合涂层的结构及腐蚀性能研究

纯镁因较快的腐蚀速率使其用于手术移植材料成为了一个障碍。为了控制其降解速率,本研究采用BTSE(1,2-(三乙氧基硅基)乙烷)硅烷化处理和共键嫁接1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基丁二酰亚胺(NHS)交联改性的透明质酸钠涂层的两步制备工艺在纯镁上制备复合涂层。同时使用红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和静态接触角方法(CA)分析涂层的物化性能,通过电化学行为分析涂层在模拟体液中的耐腐蚀性能。FTIR和XPS结果表明在纯镁表面上成功的制备出复合涂层;其他结果显示,交联透明质酸钠涂层表面较裸镁、硅烷表面更平整、光滑,且呈现出亲水性,提高了其生物活性;与未改性的纯镁相比,复合涂层的腐蚀电流密度减小了2个数量级,阻抗值提高3个数量级,表现出很好的耐腐蚀性能。表明这种复合涂层作为手术移植材料在医学上具有很大的应用前景。     

可生物降解镁及镁合金表面改性研究进展

生物医用镁及镁合金可降解吸收,具有良好的生物相容性,弹性模量与人体骨接近,是理想的人体植入物材料。在体液环境中,医用镁合金腐蚀速率较快,常常导致植入物过早失效。对镁合金表面进行适当改性,可调控合金降解速率、提高生物相容性。最常见的表面改性方法是在镁合金表面生成保护性涂层,这些涂层主要包括可降解高分子涂层和一些无机涂层。综述了近几年可生物降解镁及镁合金的表面改性涂层及改性技术的最新研究动态,探讨了镁及镁合金表面制备无机涂层和可降解高分子涂层的一些改性方法;简要介绍了阳极氧化、微弧氧化、离子注入、溶胶-凝胶、等离子喷涂及化学沉积等表面改性方法的原理,并比较其优缺点;提出了可生物降解镁及镁合金表面改性涂层研究中面临的问题,并展望了未来发展方向。     

医用镁合金微弧氧化/有机复合涂层的研究现状及演进方向

医用镁及镁合金过快的降解速率严重缩短了其有效服役时间，过高的析氢速率引发局部炎症，束缚了其临床应用前景。微弧氧化（MAO）/有机复合涂层良好的抑蚀降析性能，在医用镁及镁合金表面改性领域展现出巨大的应用潜力。首先，从有机材料（植酸（PA）、壳聚糖（CS）、硬脂酸（SA）、多巴胺（DA）、聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）、聚乳酸（PLA）、聚已内酯（PCL））自身的组织及性能特征入手，分析了单一有机涂层提高镁及镁合金耐蚀性的作用机理，并指出单一涂层自身的性能弱点（单一MAO涂层微孔和裂纹的不可避免，单一有机涂层与镁合金结合强度低，易于剥落）限制了对镁合金降解保护效能。其次，从结合强度、耐蚀性、多功能性（生物安全性、生物相容性、诱导再生性、抑菌抗菌性、载药缓释性等）的角度，详细阐述了各MAO/有机复合涂层的结构特点、优势特征。在此基础上，明确指出以MAO/PCL(MAO/CS)复合涂层为基底涂层，通过PCL(CS)涂层与其他涂层的交叉组合，是实现医用镁合金植入材料的生物活性及多功能性的最佳路径。最后，对镁合金MAO/有机复合涂层的演进方向进行了科学展望。     

钙镁橄榄石等离子涂层及其生物活性研究

采用大气等离子喷涂技术,在Ti-6A1-4V基体上制备了钙镁橄榄石涂层,研究了热处理对涂层组织结构及结合强度的影响,并对此材料作了体外模拟液浸泡及细胞共培养试验.结果表明,热处理前涂层的结晶度较低,热处理(400～900℃)能有效降低涂层的孔隙率、提高涂层的结合强度.在700℃下热处理后,涂层具有最低的孔隙率,结晶度较高,组织比较均匀,膨胀系数与基体材料接近,因而具有最高的结合强度(达到37 MPa)和很好的稳定性.此涂层在模拟体液中浸泡7 d后表面明显有磷灰石出现.成骨细胞在材料表面的贴壁试验说明,细胞在材料表面生长旺盛,表明该涂层具有很好的生物相容性.     

具有载药活性的聚-β-羟基丁酸酯涂层对WE镁合金在模拟体液中的降解行为和细胞功能的影响

镁及其合金具有作为临床医学中的可吸收生物材料的巨大潜力,但镁合金的腐蚀速率过快,可能导致植入物失效。本研究使用层层自组装技术在WE镁合金表面构建具有药物的聚-β-羟基丁酸酯（PHB）涂层。研究了镁合金与药物涂层在模拟体液（SBF）中的腐蚀行为。通过观察降解过程中溶液浓度和微观结构的变化。从细胞迁移,细胞毒性和细胞凋亡来研究药物涂层对组织细胞的影响。结果表明,具有生物活性药物涂层有效降低了样品在SBF中的腐蚀速率,细胞毒性,凋亡,促进了细胞的迁移。     

壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料动物体内植入实验研究

将壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料植入兔股骨髁内,进行大体观察和X光片观察,并分别在植入兔股骨髁内8、16和24周,取出样本进行组织学观察和环境扫描电镜观察,研究植入材料与骨组织界面的结合状况和材料在动物体内的降解过程及新骨重建生成状况,探索材料在体内的降解机制和成骨机制.结果表明:壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥在骨组织内具有良好的生物相容、组织相容性和和骨结合性,能够与自然骨组织形成紧密的骨性结合.材料在体内具有较快的降解速度,植入24周后,80%以上材料降解,被新生骨组织替代,该材料还具有良好的可塑性和临床操作性,是一种很有临床应用前景的骨修复材料.     

镁合金表面制备羟基磷灰石涂层的研究现状

镁及其合金具有可降解的特点,同时具有良好的生物相容性。与其他医用金属材料相比,其力学性能和弹性模量最为接近于人体骨的,被认为是近十年新一代最有潜力的生物医用植入材料之一。但是镁合金的耐腐蚀性较差,在很大程度上限制了其在医学领域的应用与发展。在镁合金表面涂覆羟基磷灰石生物陶瓷涂层,不仅能够提高镁合金的耐腐蚀性,更能够赋予其优良的生物活性。介绍了镁合金和羟基磷灰石的性能特点,综述了在镁合金表面制备羟基磷灰石涂层的工艺方法,并对镁基羟基磷灰石生物陶瓷涂层作为生物医用材料的未来发展方向进行了展望。     

医用镁合金的生物腐蚀及高分子涂层处理

利用镁及镁合金的易腐蚀性能来发展可生物降解医用金属材料.选用2种商业镁合金,通过对电化学腐蚀性能及生物相容性的研究,得出含稀土元素的镁合金更适合作医用材料;并考察了壳聚糖涂层对镁合金腐蚀性能的影响,表明壳聚糖涂层能够减缓腐蚀速率,并且处理方式不同,影响不同,为稀土镁合金作为可生物降解医用金属支架材料提供了初步的理论基础.     

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。