纳米羟基磷灰石/聚乳酸多孔生物工程材料的制备与性能

纳米羟基磷灰石(n HA)/聚乳酸(PLA)生物工程材料可作为骨的替代材料,在医学上有较大的应用价值。n HA是骨组织的主要成分,有良好的生物活性,可作为骨组织工程材料的填充物;而PLA在生物体内可完全降解,有良好的生物相容性。文中通过制备多孔n HA/PLA复合材料,探讨最佳的n HA添加量以及高效的致孔方法。实验发现,n HA分散在PLA的过程中,通过乙醇溶剂的引入制备出多孔复合材料,制备方法简单高效无毒,所得样品有较好的孔结构;而XRD测试结果表明n HA可以促进PLA的结晶,为PLA的结晶研究提供了借鉴。同时,观察SEM图发现,实验中以m(n HA)∶m(PLA)≤3∶10比例改性为宜,而最佳的添加比例为m(HA)∶m(PLA)=1∶10,此时制得的样品具有较好的成孔性。     

聚乳酸/聚乙二醇/羟基磷灰石多孔骨支架的3D打印制备及其生物相容性

聚乳酸(PLA)是一种应用广泛的生物高分子材料,但在应用过程中存在韧性、亲水性、生物活性差等缺点。用聚乙二醇(PEG)和羟基磷灰石(HA)对PLA进行改性。通过熔融共混制备不同质量比的PLA/PEG/HA复合3D打印线材,并通过分析PLA/PEG/HA线材的力学性能、结晶性能、热性能、流变性能等,筛选更适合熔融沉积成型(FDM)的3D打印成型线材,进而利用3D打印制备精度高的力学性能试样及生物相容性好、细胞可增殖和分化的生物多孔支架。结果表明:PEG的添加提高了PLA的韧性,降低了PLA的熔点。HA的添加则提高PLA/PEG/HA复合材料的弹性模量和冷结晶温度,同时HA也可以改善复合材料的加工性能。SEM与荧光标记结果表明多孔支架与细胞具有良好的生物相容性。生物支架对体外细胞的成功培养,为进一步发掘生物多孔支架在动物体内、生物医学及定制化应用方面提供了潜在可能。     

粉体材料相关知识

正羟基磷灰石(HA)是一种具有良好应用前景的无机生物矿物材料,它是人体和动物骨骼的主要无机成分,因此具有良好的环境相容性和生物活性,在生物医用材料、环境功能材料、湿敏半导体材料、催化剂载体以及抗菌功能材料等方面有着广泛的应用。多孔羟基磷灰石是通过某种制作工艺,在制备羟基磷灰石生物陶瓷过程中使其内部具有多孔的结构。多孔结构的羟基磷灰石除具有一般陶瓷的优良性能外,因具有大孔和微孔结构而具有骨传导性,植入人体后,将被体液溶解和组     

壳聚糖/羟基磷灰石表面修饰聚己内酯多孔骨支架的制备及性能

采用选择性激光烧结技术构建多孔聚己内酯(PCL)骨支架,用原位合成的方法制得壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)悬浮液,并采用真空浸泡、低速离心和冷冻凝胶的方法使CS/HA黏附在PCL支架的表面,以改善骨支架的生物相容性和细胞增殖活性。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观测复合支架的物相和形貌,测量支架的压缩强度和杨氏模量,测量支架表面的水接触角,并通过体外细胞实验研究复合支架的生物学性能。实验结果表明,原位合成的方法制得了羟基磷灰石(HA);CS/HA凝胶与PCL骨支架表面黏附良好;CS/HA改善了PCL支架表面的亲水性,提升了骨支架的生物相容性和细胞增殖活性。     

羟基磷灰石/淀粉基复合生物材料

淀粉基(starch-based)材料是一类重要的生物降解聚合物,羟基磷灰石(HA)是人体骨骼的主要成分,以淀粉基材料为基体、以HA为增强材料的HA/淀粉基复合材料是一类新型的复合生物材料,其具有良好的生物相容性,在骨修复领域具有巨大的应用潜力.初步对该复合材料进行了归类,并介绍了其制备工艺、性能和应用等方面的研究近况,指出改进复合工艺、采用纳米级HA增强并进行表面改性是其发展趋势.     

生物医用多孔钛及钛合金的研究进展

多孔钛和钛合金因具有优异的生物相容性、与人骨力学性能匹配良好、可作为植入物材料的优点,而引起了广泛关注。介绍了医用多孔钛及钛合金的产生背景,综述了近几年国内外对生物医用多孔钛及钛合金的制备方法、微结构特征与性能的关系、表面处理的研究进展,并展望了生物医用多孔材料的发展。     

聚乳酸复合材料共混改性研究进展

聚乳酸(PLA)具有优异的生物可降解性,且生物相容性好,从而广泛应用于生物医疗、农业和食品包装等领域,但因其性脆、柔韧性差、熔体强度较低,限制了其应用范围的扩展。需通过与其他材料进行物理或化学改性制备复合材料以提高其加工性能和力学性能。综述了近年来共混改性制备聚乳酸复合材料的研究,主要介绍了PLA/合成聚合物、PLA/碳材料、PLA/无机纳米粒子、PLA/笼型倍半硅氧烷、PLA/天然高分子等复合材料的研究进展。     

羟基磷灰石微结构调控的研究进展

人工合成的羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)与人体硬组织的无机相成分相似,并具有良好的生物相容性、骨传导性和骨诱导性,在骨组织工程领域得到了广泛的应用及研究。在HA的制备过程中,晶体的成核作用、生长习性、表面形貌以及尺寸受到诸多因素的影响,从而导致HA的微结构变化多样。HA的微结构对材料的宏观理化性能及生物力学特性有着重要作用,近年来微结构调控成为HA材料研究中的热点。综述了制备方法、合成工艺参数、离子取代及有机物模板等对HA微结构的调控及研究动向。     

孔结构渐变聚己内酯/羟基磷灰石仿生骨材料

为获得具有类似人骨的渐变孔结构、力学性能良好的羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/聚己内酯(polycaprolactone,PCL)仿生骨材料,采用水热法制备了HA粉末,通过溶剂共混法将其与PCL复合,并采用浇铸/NaCl微粒浸出法制备了多孔状HA/PCL复合材料.通过控制造孔剂NaCl的粒径和用量得到了不同孔径、不同孔隙率的HA/PCL复合材料及具有渐变孔结构的HA/PCL复合材料.利用光学显微镜观察了其孔结构,结果为孔径在100～300μm,最大孔隙率达到80%.同时研究了它们在人体体温附近(37±5)℃的力学性能,结果表明渐变孔结构的HA/PCL复合材料的力学性能较单一孔结构的HA/PCL复合材料有了很大的提高.通过梯度造孔不仅可获得与人骨极为类似的多孔仿生材料,同时还可大幅提高多孔材料的力学性能.     

用于软骨和软骨下骨修复的纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/聚酰胺66功能梯度材料的制备和表征

利用反复冷冻-解冻法和相分离法,制备出用于软骨和软骨下骨修复的纳米羟基磷灰石(nHA)/聚乙烯醇(PVA)/聚酰胺(PA66)功能梯度材料。研究表面层PVA的力学性能和摩擦学性能,及软骨下骨nHA/PA66(m(HA)∶m(PA66)=1∶1)支架的力学性能及生物学性能。结果表明PVA拉伸强度为1.938MPa,平均摩擦系数在生理盐水及代血浆润滑条件下分别为0.076和0.085;nHA/PA66复合多孔支架孔隙率为80.93%,孔径为50～500μm,压缩强度和压缩模量分别为0.88和15.21MPa,且具有良好的生物相容性。     

丝素蛋白/纳米生物玻璃复合多孔支架的结构与性能

采用冷冻干燥法制备了丝素蛋白(SF)/纳米生物玻璃(NBG)复合多孔支架材料。并用XRD、FT-IR、SEM等对SF/NBG复合支架进行了结构与性能表征。结果表明,SF/NBG复合多孔支架孔连通性较好,孔径为150～300μm,孔隙率为80.6%～90.3%;同时NBG的加入促进了复合多孔支架中SF的构象部分由无规卷曲向β-折叠转变。复合多孔支架抗压强度和抗压模量相比于纯SF多孔支架有较大提高。采用模拟体液浸泡实验研究了复合支架的体外生物活性,并用XRD、FT-IR和FESEM对试样表面进行了表征。结果显示,复合多孔支架经模拟体液浸泡7d后,表面沉积出类骨羟基磷灰石(HA)层,NBG的加入能加快复合多孔支架表面沉积类骨HA的速度。研究结果显示SF/NBG复合多孔支架材料有望作为生物活性良好的骨组织修复材料。     

非晶合金与羟基磷灰石复合材料的研究

利用渗流铸造法制备了直径为6mm的vit106非晶合金与羟基磷灰石(HA)的复合材料,分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了铸态合金的组织形貌和相组成.实验结果表明,铸态合金由非晶组织和HA组成,二者均匀分布,界面结合良好.力学性能实验表明,复合材料的压缩断裂强度为250MPa,最大塑性变形量达到了65%.与目前钛合舷金/20%(体积分数)HA复合材料相比,强度得到了提高;与块体非晶合金多孔材料相比,在相近的强度指标下,具有更高的塑性.由于HA与非晶合金都具有良好的生物相容性,因此这种复合材料在生物移植材料上具有一定应用前景.     

羟基磷灰石/纤维素骨仿生支架的制备及性能研究

为探究制备方法对羟基磷灰石/纤维素支架材料性能的影响,采用仿生矿化法、原位复合法和溶液共混法制备了3种羟基磷灰石(HA)/纤维素支架材料,表征了3种支架材料的结构、形貌和热稳定性,分析了制备方法对支架材料生物相容性的影响。结果表明：3种方法获得的复合支架中,HA和纤维素气凝胶(CAS)之间仅存在物理作用,且HA的引入提高了复合支架的稳定性,但仿生矿化法和原位复合法因CAS的引入限制了HA的生长,结晶度较低。3种复合材料均无细胞毒性且具有生物相容性,但仿生矿化法制备的复合支架材料具有较大的孔径、较高的比表面积,更有利于细胞的粘附及增殖。因此,仿生矿化法是制备医用骨支架材料的最佳途径。     

生物医用聚乳酸材料的改性研究进展

聚乳酸(PLA)是一种具有良好生物相容性的生物医用可降解材料,介绍了近几年来,为提高PLA性能对其进行化学改性、物理改性的研究进展,并展望了PLA改性的研究方向。     

改性聚乳酸/羟基磷灰石复合材料的制备及性能研究

以羟脯氨酸改性后聚乳酸(PLA)作为基体材料,以羟基磷灰石(HA)为改性材料,制备了聚乳酸/羟基磷灰石复合材料(PLA/HA)。通过X射线(XRD)表征可知,改性后的PLA和HA的混合为物理混合,混合的过程中并没有改变HA的结晶性。TG分析结果表明,HA的加入能够提高材料的热稳定性能。扫描电子显微镜(SEM)观察可知纳米级HA粒子未发生团聚现象,两种物质的界面相容性良好。力学性能测试得出:材料的力学强度在HA的含量为10%时为最佳,此时的拉伸强度为45.7MPa、弯曲强度为127.7MPa、弯曲模量为2.34GPa,能够满足人体骨组织的强度要求。     

PLA/PBS荧光复合材料的制备及性能研究

目的 聚乳酸(PLA)具有良好的加工性能和生物相容性,通过加入耐热性能好的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)可改善其力学性能和热力学性能,再加入365 nm长波荧光粉和色母粒制得的复合材料使其获得荧光防伪性能与色彩性能。方法 以聚乳酸为基体,利用双螺杆挤出机将PLA、PBS、荧光粉、普通色母熔融共混后挤出,得到含不同比例PBS的PLA/PBS共混材料,含不同比例荧光粉的PLA/PBS荧光复合材料,以及含不同比例色母的彩色PLA/PBS荧光复合材料,并对复合材料进行力学性能分析、热力学性能分析、红外分析、色彩性能分析、微观形貌分析等。结果 通过实验得出,当PLA/PBS质量比为6/4、荧光粉质量分数为5%、色母质量分数为0.5%时综合性能最佳。结论 制备了有色PLA/PBS荧光复合材料,赋予复合材料防伪的荧光性能和美观性,并且得到热力学性能有所改善的环境友好型复合材料,拓宽了PLA在3D打印领域和现代工业领域的应用。     

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。     

胶原/HA复合涂层多孔钛的细胞响应行为

为提高医用多孔钛的表面活性及生物相容性,以纤维烧结多孔钛为载体,采用碱热处理+模拟体液等化学方法进行羟基磷灰石(HA)沉积,随后进行水溶性胶原涂覆,制备具有三维贯通孔结构的胶原/HA复合涂层多孔钛。研究了胶原/HA复合涂层的表面形貌及化学成分,探讨复合涂层的形成机理;进行体外细胞毒性实验并分析了多孔钛表面细胞响应行为。结果表明,胶原/HA复合涂层在钛纤维表面均匀附着,胶原的填充连接可修复HA涂层表面的微裂纹,有利于小鼠前成骨细胞的黏附、增殖及分化,促进细胞的孔内跨纤维生长。胶原/HA复合涂层可以得到更好的细胞响应,对于促进早期骨与植入体的固定有很大的潜力。     

PLGA/HA骨支架材料的降解特性

采用有机泡沫法获得了HA多孔骨架.运用溶胶浇铸法将PLGA溶胶填充入多孔骨架中,制备出骨组织工程用PLGA/HA复合支架材料,并考察了其在模拟体液中的降解性能,通过SEM观察了其表面组织形貌.结果表明,随浆料中HA含量的增加,材料降解后质量损失增大,且随降解时间的延长,PLGA/HA骨支架材料表面粘附的磷灰石相增多,表明该复合材料具有良好的生物活性.     

溶胶-凝胶生物活性玻璃与胶原复合多孔支架的生物相容性研究

实验前期用冷冻干燥法合成一种溶胶?凝胶生物活性玻璃(BG/COL)与粗胶原纤维复合的组织工程支架. 本实验将支架与鼠骨髓间充质干细胞(rMSCs)共同培养, 评价支架材料的细胞相容性. 并将复合了成骨细胞的支架材料植入裸鼠皮下, 探讨其异位成骨的性能. 研究结果显示rMSCs可以在BG/COL多孔支架材料表面成功粘附、铺展、并向多孔支架内部迁移, 随着培养时间的延长, 双链DNA(ds DNA)数量增多, 细胞增殖情况与对照组差异明显. 将种在复合材料上的骨髓间充质干细胞诱导培养14d后切片染色, 其碱性磷酸酶(ALP)和钙素表达均呈强阳性. 体内植入实验的裸鼠健康状况良好, 伤口完全愈合, 6w后BG/COL周边及内部有骨组织和血管生成. 由此证明, 这种新型的复合多孔支架材料具有良好的生物相容性, 其复合了成骨细胞的组织工程骨具有良好的诱导成骨的性能, 因此这种材料是理想的应用于骨组织修复和再生的组织工程支架材料.