氨基酸/羟基磷灰石复合材料的制备与表征及其在酸蚀牛牙釉质体外再矿化中的应用

在不同浓度丝氨酸(Ser),天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)的组合下制备氨基酸/羟基磷灰石(AA/HAP)复合材料。通过红外光谱仪、X射线衍射仪和透射电镜对复合材料进行表征,评估复合材料对酸蚀牛牙釉质体外再矿化的效果。结果表明:氨基酸(AA)会干扰羟基磷灰石(HAP)晶面的生长,使HAP的溶解度增加和晶体结构有序性降低。X射线衍射图及透射电镜图的结果显示,AA对HAP的[100]晶向具有显著的抑制作用,且与不含AA的HAP相比,AA修饰的HAP复合材料具有细化的晶粒尺寸。通过CCK-8法评估了材料的细胞毒性,结果表明AA/HAP复合材料的相对细胞活性优于HAP。场发射扫描电镜图表明不含AA的HAP材料和两组不同浓度AA改性HAP材料均可修复酸蚀牛牙釉质的表面龋损。而在Ser,Asp和Glu均为10 mmol·L-1条件下制备的AA/HAP可在牛牙釉质的深层再矿化中生成厚度约为22μm的致密再矿化层,并获得了最佳的表面显微硬度恢复效果。     

纳米羟基磷灰石的制备及吸附与矿化效应

为了研究纳米HA的生物学效应,本文采用Ca(H2PO4)2·H2O均匀沉淀反应体系制备纳米HA.XRD与TEM分析结果表明干燥态HA粒子为低结晶度、(5～20nm)×60nm针状烧结态的粒子呈球状、粒径＜100nm.生物学实验结果表明不同形态的HA溶液对唾液蛋白均有吸附,吸附率达32.74%;对葡聚糖的吸附率高达到97.38%.人工釉质龋经纳米HA溶液矿化10天后硬度值提高一倍、已恢复到脱矿前的79%左右;扫描电镜观测表明矿化处理后的牙釉面表面有片状矿物盐沉积、釉面孔隙减小、釉质表面光滑,进一步表明纳米HA对人工龋有明显的再矿化作用.     

仿生矿化法制备可降解羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合材料

细菌纤维素是具有天然纳米网状结构的支架材料,对其进行氧化改性后可获得可调控的降解性能。通过仿生矿化氧化改性的细菌纤维素支架,制备了可降解羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合骨组织工程支架材料。观察并分析了仿生矿化过程氧化细菌纤维素的降解和羟基磷灰石的形成,并通过SEM、EDS、XRD对羟基磷灰石在可降解氧化细菌纤维素支架上沉积进行了表征,矿化7天的羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合材料表面和内部均有磷灰石形成,测得磷灰石的钙磷比为1.75,主要为羟基磷灰石,伴有少量碳羟磷灰石。结果表明,使用仿生矿化法成功获得了一种新型可降解羟基磷灰石/氧化纤维素复合材料支架。     

纳米羟基磷灰石/聚氨基酸复合材料体外成骨样细胞相容性评价

为评价自制纳米羟基磷灰石/聚氨基酸(n-HA/PAA)复合材料体外细胞相容性,采用MG63成骨样细胞与材料共同培养,以n-HA为对照进行以下实验:①细胞形态学观察;②细胞吸光度值的MTT检测;③细胞碱性磷酸酶(ALP)活力检测;④细胞骨钙素(OCN)含量的酶联免疫法(ELISA)检测;⑤流式细胞仪检测细胞周期及细胞凋亡情况。结果表明,n-HA/PAA复合材料对MG63细胞形态无明显影响,材料周围及表面细胞贴壁生长良好,并随时间的延长细胞逐渐增多。MTT检测细胞吸光度值随培养时间的延长而逐渐增加,且细胞增殖明显,实验组与对照组间各时间点比较无明显差异(P>0.05)。细胞ALP活力及OCN含量随培养时间的延长逐渐增加,实验组与对照组比较无明显差异(P>0.05)。两组材料对细胞的生长周期及凋亡均无明显影响,且两组细胞周期及凋亡细胞各自比较无明显差异(P>0.05)。     

生物活性羟基磷灰石/二元氨基酸共聚物复合材料的制备和性能

通过原位聚合法制备新型生物活性羟基磷灰石/二元氨基酸共聚物(BHA/PAA)复合材料。采用1 H核磁共振(1 H NMR)、红外光谱(IR)、X-ray衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热分析(DSC)对其组成结构、热性能、力学性能和体外降解性能进行研究。结果表明:BHA颗粒均匀分散在PAA基质中,形成的复合材料具有良好的均一性;复合材料的无机相和有机相之间存在着一定的化学键相互作用;由于BHA的引入,复合材料的结晶速率加快,整体结晶度下降;复合材料具有良好的力学性能,其抗压强度随着BHA含量的增加而明显提高,抗弯强度略有减小,当BHA含量为30%(质量分数)时,复合材料的抗压强度和抗弯强度分别为141.02MPa和86.32MPa,力学性能与人体皮质骨相匹配;体外降解实验结果表明,随着BHA含量的增加,材料的降解速率加快,且在降解过程中保持良好的力学性能稳定性,在骨修复方面具有潜在的应用。     

羟基磷灰石/ 胶原类骨仿生复合材料的制备及表征

通过体外模拟天然骨生物矿化和材料自组装的形成机制, 研究制备了类骨羟基磷灰石/ 胶原仿生复合材料并对材料进行了表征。结果表明: 纳米羟基磷灰石均匀分布在胶原基质上并择优取向排列, 该复合材料的成分和微观结构与天然骨类似。      

自然唾液中介孔生物活性玻璃诱导牙釉质仿生再矿化研究

将介孔生物活性玻璃用于修复酸蚀的牙釉质, 样品经模拟刷牙后, 浸泡在自然唾液中。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)切割后透射电镜(TEM)观察、X射线能谱分析(EDX)、选区电子衍射(SAED)分析, 及纳米压痕力学测试等表征显示, 经过介孔生物活性玻璃处理后的牙釉质, 在唾液中浸泡6 h, 牙釉质表面形成棒状类骨磷灰石; 浸泡24 h, 表面形成均匀矿化层, 厚度约为100 nm, 且和牙釉质基体结合紧密, 钙磷比接近牙釉质基体。矿化层在300 µN作用下, 出现划痕爆破值, 其显微力学性能为(3.37±0.62) GPa, 弹性模量为(60.48±4.56) GPa, 均达到未酸蚀牙釉质的75%。实验结果表明, 介孔生物活性玻璃可较快地诱导矿化, 有望用于酸蚀牙釉质修复及早期龋齿的预防。     

纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料力学性能

将纳米羟基磷灰石(n-HA)和聚乳酸(PUA)在溶剂中混合,干燥后再采用热压成型工艺制备n-HA/PLLA复合材料.制备过程中n-HA采用F-127和PEG改性处理.拉伸实验发现:n-HA加入PLLA基体中,能提高PLLA的塑性;PEG改性n-HA与PLLA复合力学性能较好,PEG可以改善HA的分散性.扫描电镜图片显示:与PLLA比较,PEG改性n-HA/PLLA复合材料的断裂为韧性断裂,PLLA的断裂接近脆性断裂.     

氨基酸对水热合成羟基磷灰石纤维形貌的影响

以Ca(NO_3)_2·4H_2O和(NH_4)_2HPO_4的水溶液为前驱体,基于生物矿化的基本原理,利用水热法制备结晶度较高的羟基磷灰石(HA)纤维,重点研究酸性氨基酸L-谷氨酸(Glu)、中性氨基酸L-苯丙氨酸(Phe)和碱性氨基酸L-赖氨酸(Lys)的添加对产物物相和形貌的影响。结果表明:添加这3种氨基酸均对产物的物相影响不大,制得样品的主要组成相都是HA,部分样品含有少量碳酸钙。3种氨基酸的加入均改变纤维沿c轴生长的趋势:加入Glu后得到球状形貌的HA,Lys的加入使得产物形貌变得不均匀,而加入Phe后得到分散性较好的棒状纤维。     

碳酸化羟基磷灰石/胶原(nCHAC)生物复合材料的室温制备及表征

通过仿生自组装法在室温下制备了纳米碳酸化羟基磷灰石/胶原(nCHAC)复合材料,并借助X射线衍射(XRD)分析、热分析(TGA)和透射电镜(TEM)的观察对其进行了表征,结果表明:(1)该材料具有与天然骨相同的纳米尺度和胶原蛋白无机相,含有2.8%～14.7%(wt)的碳酸成分;(2)显微结构是矿化的胶原纤维束,类似于天然骨的分级结构.揭示了碳酸和胶原含量不同的复合材料中具有微小差别的自组装单元.碳酸的百分含量影响矿物的晶体尺寸和胶原纤维的组装.因此,nCHAC复合材料是有前途的硬组织修复用材料,这要归功于生物仿生制备出的材料具有与天然骨类似的成分和类似的微观结构.     

仿骨成分多元掺杂羟基磷灰石体外成骨性能研究

羟基磷灰石因有良好的生物学活性被广泛应用于人工骨替代材料, 但纯羟基磷灰石存在的自身不足限制了其临床应用范围。人体硬组织中含有多种具有重要生化作用的微量元素, 本研究按照骨骼中微量元素含量对羟基磷灰石进行掺杂改性, 制备出一种新型仿骨成分多元掺杂纳米结构羟基磷灰石材料(HA₂)。通过碱性磷酸酶活性染色、半定量PCR测量和茜素红染色等不同方法对比了未掺杂纳米结构羟基磷灰石(HA₁)和多元掺杂纳米结构羟基磷灰石材料(HA₂)对小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1)增殖及分化的影响。碱性磷酸酶活性染色实验证明HA₂比HA₁具有更强的促进细胞产生ALP的作用; 半定量PCR测量证明HA₂比HA₁对成骨基因的表达有更为显著的促进作用; 茜素红对矿化结节的染色实验同样证明HA₂比HA₁更有利于成骨细胞发生矿化。相对于未掺杂纳米结构HA₁, 多元掺杂纳米结构HA₂对小鼠成骨前体细胞MC3T3-E1的分化及成骨有显著促进作用。多元掺杂改性使人工合成纳米结构羟基磷灰石更接近人体骨的无机成分, 具有优良的成骨性能, 是一种有前途的硬组织植入体材料。     

胶原/壳聚糖/羟基磷灰石复合微球的制备及表征

首先探讨了实验参数对胶原/壳聚糖复合微球的影响,确定了胶原/壳聚糖的最佳理论质量配比以及戊二醛和氢氧化钠的最佳加入量。随后,在上述最佳条件的基础上,采用分散乳化法制备了具有不同羟基磷灰石(HA)含量的胶原/壳聚糖/HA三组分复合微球。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对微球进行了表征,并探讨了HA的含量对微球组成、形态和分散性的影响。结果表明,复合微球的分散性随着HA含量的增加而逐渐提高。当HA含量为30%时,可以获得球形规则、分散性高且粒径分布均匀的复合微球,所得微球的平均粒径约为5μm。然而,当HA含量超过30%时会导致微球的球形呈现不规则的特征。     

电纺制备明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯抗菌复合纳米纤维的研究

本研究模拟细胞外基质成分与结构, 采用静电纺丝法成功制备出明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯四元复合纤维。重点考察该体系中物质浓度对复合纤维形貌及抗菌性能的影响。结果表明: 明胶浓度增大会增大纤维的直径, 但浓度过大会出现粘连现象, 其最佳浓度为15~20%; 加入壳聚糖(CS)会出现细纤维分支, 其浓度为1%左右较佳; 增加羟基磷灰石(HA)浓度, 可提高电纺液的导电性, 降低纤维中的珠状物和粘联现象发生, 粒径为12 μm的HA浓度为5%时纤维形态较好; 加入氧化石墨烯后可使纤维形态均匀、光滑。最后对四元复合纤维进行了抗菌性能考察, 发现氧化石墨烯的加入增强了复合纤维的抗菌性。明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯四元复合纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有较好的抗菌效果。     

纳米羟基磷灰石／聚己内酯-壳聚糖复合多孔支架材料的制备与表征

结合纳米羟基磷灰石(n-HA)和聚合物的优点,采用溶液共混相分离制备出聚己内酯(PCL)-壳聚糖(CS)多孔支架材料,并采用离心注浆填充新方法对支架材料进行增强,制备复合多孔支架材料。用扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析、孔隙率和抗压强度对材料进行了表征。结果表明复合材料具有良好的界面结合;孔隙率分析表明材料具有60%~80%的孔隙率,符合骨组织工程对支架材料的要求;力学性能测试表明材料的压缩强度得到大幅度提高。     

电沉积羟基磷灰石及其复合物涂层的研究进展

具有羟基磷灰石涂层的骨植入材料的表面形貌影响着细胞的黏附和生长、新组织的形成与取代,涂层与基底的结合强度影响着植入物的使用寿命和功能发挥。分析了近年来电沉积羟基磷灰石的沉积条件,列举了沉积出的众多特殊的表面形貌,对提高涂层与基底结合强度的方法和电沉积原理也进行了概述。     

Remineralization of initial enamel caries in vitro using a novel peptide based on amelogenin

Dental caries is the most common oral disease with high incidence, widely spread and can seriously affect the health of oral cavity and the whole body. Current caries prevention measures such as fluoride treatment, antimicrobial agents, and traditional Chinese herbal, have limitations to some extent. Here we design and synthesize a novel peptide based on the amelogenin, and assess its ability to promote the remineralization of initial enamel caries lesions. We used enamel blocks to form initial lesions, and then subjected to 12-day pH cycling in the presence of peptide, NaF and HEPES buffer. Enamel treated with peptide or NaF had shallower, narrower lesions, thicker remineralized surfaces and less mineral loss than enamel treated with HEPES. This peptide can promote the remineralization of initial enamel caries and inhibit the progress of caries. It is a promising anti-caries agent with various research prospects and practical application value.