β-磷酸三钙/聚L-乳酸复合支架材料制备过程中的表面改性研究

对β TCP粉末表面改性剂进行了筛选,并对棕榈酸的改性效果进行了优化研究。通过润湿角测量仪、扫描电镜(SEM)和 X光电子能谱(XPS)分别对改性前后β TCP 的水性接触角、颗粒形貌以及表面—OH基团进行了表征,同时研究了改性β TCP/聚乳酸(PLLA)复合材料的力学性能。结果表明:用 1%棕榈酸在20min超声分散搅拌处理后的β TCP 微粒具有良好的疏水性,且在 PLLA 基质中分散均匀;通过棕榈酸改性,改善了β TCP/PLLA复合材料界面粘结强度,提高了复合材料的力学性能。     

卵磷脂改性β型偏磷酸钙晶须研究

利用卵磷脂(PC)良好的生物相容性对β型偏磷酸钙晶须(β-CMP)进行表面改性,可得到具有较高强度的骨折内固定材料.通过测定接触角评价了改性β-CMP晶须的亲/疏水性,结果表明,经5%(wt)卵磷脂改性后晶须的疏水性优于未处理的晶须.研究了卵磷脂改性前后β-CMP晶须的形貌,表明引入表面改性剂可以提高晶须在PLLA中分散性能.材料的抗压强度测试结果显示改性后的β-CMP/PLLA材料强度比未改性材料提高了近33%.     

数字光处理技术成形β-磷酸三钙生物陶瓷及其生物学评价

目的 研究数字光处理技术(Digital Light Processing,DLP)打印β-磷酸三钙(Beta-Tricalcium Phosphaye,β-TCP)生物陶瓷的成形性能与生物学性能。方法 通过表面活性剂硬脂酸改性β-TCP粉体,将改性后的β-TCP粉体与丙烯酸类及甲基丙烯酸类树脂均匀混合成3D打印浆料,进行3D打印性能研究。采用X射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)、接触角测量仪、数字式黏度计表征β-TCP粉体、浆料及3D打印支架性能,并进行体外细胞试验研究β-TCP多孔支架的生物学性能。结果 粉体XRD结果显示,硬脂酸改性β-TCP粉体并未影响原始粉体的物相组成;而表面活性剂硬脂酸降低了树脂与粉体表面的接触角,提高了粉体与树脂的亲和性。3D打印β-TCP浆料的固含量为48%(体积分数),在常温下,黏度仅为2.91 Pa.s。支架XRD结果显示,3D打印β-TCP多孔支架的主要物质仍为β-TCP,仅有部分转化为α-TCP。体外细胞试验表明,3D打印β-TCP支架表面可黏附大量细胞,培养7 d后,细胞延伸至支架孔隙内,同时其溶血性结果较钛合金(Ti6Al4V)及聚醚醚酮(PEEK)的优异。结论 3D打印β-TCP多孔支架可作为骨替代植入物,为治疗临床骨缺损疾病提供新途径。     

磷酸二氢钠与硬脂酸钠复合改性发泡硫氧镁水泥

采用磷酸二氢钠与硬脂酸钠复合改性的方式制备发泡硫氧镁水泥(FMOSC),并与单掺改性所制备的试样进行比较,研究复合改性对FMOSC干密度、孔隙率、孔结构、孔径分布、抗压强度和软化系数的影响,通过X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜分析复合改性对FMOSC水化产物的物相组成和微观形貌的影响及改性机理.结果表明:磷酸二氢钠和硬脂酸钠对FMOSC干密度和孔隙率基本无影响,采用复合改性使试样孔结构和孔径分布得到优化,抗压强度和软化系数均为改性前试样的2倍以上,改性效果优于单掺改性;硬脂酸钠单独掺入后FMOSC水化产物仍以Mg(OH)2为主,引入磷酸二氢钠后水化产物以517相为主;H2 PO4-吸附在氧化镁水化层表面抑制Mg(OH)2生成,促进517晶核形成,在晶核自组装过程中,C17 H35 COO-在晶核表面发生化学吸附,影响517相形貌.在两种改性剂的双重作用下,本工作制备出轻质、高强、耐水的FMOSC.     

负载淫羊藿苷的丝蛋白/β-磷酸三钙复合骨修复材料制备及性能

在多孔β-Ca_3(PO_4)_2(β-TCP)表面沉积含有淫羊藿苷(ICA)的丝蛋白(SF)层,制备可缓释ICA的SFICA/β-TCP骨修复复合材料,研究SF-ICA/β-TCP复合材料的相关性能。结果表明,SF-ICA/β-TCP复合材料中ICA的引入并未改变基体材料的微观形貌与孔隙率;体外释放实验表明,通过负载量的调控,可以实现SF-ICA/β-TCP复合材料中ICA的高浓度释放(2.80×10~(-4) mg/mL至7.00×10~(-4) mg/mL)和低浓度释放(5×10~(-6) mg/mL至1.0×10~(-5) mg/mL),累计释放量分别达到约5.2×10~(-3) mg和7.0×10~(-5) mg;细胞增殖实验与电镜观察表明,SF-ICA/β-TCP复合材料中ICA的负载对小鼠颅顶前骨细胞的增殖无显著性影响;但碱性磷酸酶活性检测实验表明,负载高含量ICA的SF-ICA/β-TCP复合材料中的细胞具有较高的碱性磷酸酶表达。所制备的负载ICA的SFICA/β-TCP复合材料在体内骨修复领域具有潜在的应用前景。     

羟基磷灰石(HA)表面改性对HA/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用三种高分子有机物聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)对羟基磷灰石(HA)颗粒表面进行改性处理,以便改善两相在复合时的界面结合强度,从而获得力学性能优良的复合材料.首先,将三种高分子聚合物分别溶于含HA颗粒的水溶液中,均匀分散后经喷雾干燥获得改性的粉体;然后,利用流延法获得HA/PLLA复合材料薄膜.研究了3种高分子表面改性HA颗粒后复合材料的力学性能,以及自然断面的界面结合情况.结果表明HA表面经PEG改性后,HA与PLLA间的界面结合状态优良,HA/PEG/PLLA的断裂强度较未经表面改性处理的HA颗粒与PLLA的复合材料的断裂强度提高了31%.     

β-磷酸三钙/聚L-乳酸与大鼠骨膜成骨细胞复合骨修复材料的研究

采用溶液浇铸-模压成型-沥滤方法制备了β-TCP/PLLA多孔支架材料, 将支架材料与大鼠骨膜成骨细胞复合获得新型组织工程骨修复材料. 通过抗压强度及压缩模量的表征研究了支架材料的力学性能; 采用SEM观测、MTT法、碱性磷酸酶活性及骨钙素分泌量检测细胞复合材料的体外成骨特性; 通过裸鼠肌袋种植, 以组织学方法评价细胞复合材料的异位成骨能力. 结果表明: β-TCP/PLLA多孔支架材料孔隙率可调, 孔径为100～00μm, 孔道相互贯通; 材料抗压强度和压缩模量随孔隙率的增大而降低, β-TCP复合PLLA后材料的力学性能高于同孔隙率的纯PLLA多孔材料; 复合支架材料适宜骨膜成骨细胞粘附和生长, 无细胞毒性; 骨膜成骨细胞复合β-TCP/PLLA支架材料的体外成骨特性良好, 且具有体内异位成骨能力.     

β-磷酸三钙/聚左旋乳酸骨折内固定材料的体外降解性能研究

骨折内固定材料是骨修复中不可或缺的重要材料.为了避免二次手术,可降解的骨折内固定材料越来越受到重视.本文采用溶液成膜/热压成型的方法制备了不同比例的β-TCP/PLLA骨折内固定复合材料,将不同比例的复合材料分别浸入SBF中进行体外降解,之后进行GPC、IR、吸水率分析及抗弯、抗压强度的测定,筛选出β-TCP与PLLA的最佳比例.结果表明:降解初期聚乳酸分子量下降较快,3周后下降减缓;降解后,复合材料表面形成了HCA.含20%、30%β-TCP的材料抗弯抗压下降缓慢,而40%的下降较快,初步显示30%为最适的β-磷酸三钙/聚左旋乳酸复合比例.     

聚L-乳酸/β-磷酸三钙复合骨支架材料成型工艺优化研究

利用溶剂自扩散-模压成型-粒子沥滤法制备聚L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合多孔支架材料,采用正交设计对成型工艺进行了优化,对支架进行了形貌观察、力学强度和孔隙率大小测试.结果表明:当PLLA∶β-TCP=1∶2,成型压力5 MPa,致孔剂粒径125～400 μm,用量80%(wt)时,制备的支架材料孔结构三维贯通,抗压强度为4.45 MPa、孔隙率为60.7%,满足骨组织工程支架材料要求.     

多孔胶原-β-磷酸三钙-硫酸软骨素复合膜的制备与表征

通过碳化二亚胺(EDC)改性、二次冻干制备多孔胶原-β-磷酸三钙-硫酸软骨素复合膜材料.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)与原子力显微镜(AFM)考察了组分变化与制备过程中复合材料的微观形貌变化,并进一步利用红外、孔隙率、MTT细胞毒性实验等分析手段对复合材料的结构与性能进行了表征.实验结果表明,当胶原盐酸溶解液pH=2,胶原与β-磷酸三钙质量比为1∶2(m(Col)∶m(β-TCP)=1∶2)时,复合材料中β-TCP晶相保持较好,其与胶原之间的排列结合最为均匀紧密.经EDC改性后,SEM与AFM实验均显示了交联后的胶原束明显变大变粗,以一定的方向紧密地排列在一起.XRD图谱显示复合材料中β-TCP特征衍射峰明显.复合材料的孔径为80～90 μm,三元膜孔隙率为(90.76士1.28)％,大于纯胶原冻干膜(85.88士0.92)％;红外光谱证实β-TCP中的钙离子与Col上的羧基发生了化学键合,AFM显示β-TCP颗粒能与胶原发生直接联结.复合材料的MTT实验结果为1级,是一种潜在的口腔修复膜材料.     

原位共聚法制备聚DL丙交酯/β-磷酸三钙复合材料及性能研究

采用原位共聚法制备聚DL丙交酯/β-磷酸三钙(PDLLA/β-TCP)复合骨修复材料.以辛酸亚锡作引发剂,将一定比例的β-磷酸三钙与DL丙交酯(DLLA)混匀后在真空体系下开环聚合,并持续均匀振荡,得到PDLLA/β-TCP复合材料.通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)表征复合材料的有机-无机界面及整体复合情况;通过复合材料中PDLLA分子量及复合材料力学强度的测试考察了β-TCP的较佳加入量.研究发现:复合材料中β-TCP在PDLLA基质中分布均匀,有机-无机界面结合紧密;β-TCP比例越大,复合材料中PDLLA分子量越小;β-TCP对材料强度有增强作用,当β-TCP比例为30 wt%时,复合材料抗压强度可达99 MPa,抗弯强度可达76 MPa.     

溶剂自扩散法制备聚L-乳酸/β-磷酸三钙复合多孔支架材料

采用溶剂自扩散原理从聚L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)氯仿液中沉积得到PLLA/β-TCP复合颗粒,研究了不同扩散介质对该过程的影响.研究表明制备复合颗粒以丙酮/无水乙醇混合液为扩散介质效果最佳,以其为扩散介质沉积速率快、沉积充分,且得到的复合颗粒可以经模压成型、粒子沥滤工艺制备PLLA/β-TCP多孔复合支架.对多孔支架进行了SEM、孔隙率、力学性能及有机溶剂残留量测试,结果表明制备的多孔支架孔结构三维贯通,孔隙率60.3%,抗压强度4.40MPa,氯仿、丙酮、无水乙醇残留量分别为3.630×10-5、2.07 × 10-6、2.517×10-5,满足组织工程支架材料要求.     

纳米β-磷酸三钙-胶原/硫酸软骨素支架复合材料的制备与表征

根据仿生学原理,以纳米β-磷酸三钙颗粒(nanoβ-TCP)、胶原(Col)与硫酸软骨素(CS)为原材料通过热脱氢交联(DHT)-碳化二亚胺(EDC)复合改性制备了纳米β-磷酸三钙-胶原/硫酸软骨素(nanoβ-TCP-Col/CS)支架复合材料,利用XRD和AFM分析nanoβ-TCP-Col/CS支架复合材料的微观结构,并进一步采用SEM、XPS、TG和在模拟体液(SBF)中的矿化与降解实验等分析手段对nanoβ-TCP-Col/CS支架复合材料的结构与性能进行表征。结果表明:所用β-TCP晶体的平均尺寸为41.3nm,属纳米级;nanoβ-TCP-Col/CS支架复合材料中nanoβ-TCP与Col、CS之间具有较强的相互作用;nanoβ-TCP-Col/CS复合材料具有较高的稳定性、一定的矿化生物活性以及适宜的生物降解性,是一种潜在的口腔修复材料。     

不饱和聚磷酸酯/β-磷酸钙复合材料的体外降解性能

研究了不饱和聚磷酸酯(UPPE)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)与β-磷酸钙(β-TCP)交联复合体系的体外降解过程,并用扫描电镜观察了降解一定时间后试样表面的形貌结构.结果表明:UPPE/NVP/β-TCP交联复合材料具有可降解性,并能在降解过程中保持接近人体松质骨的力学强度,其表面为多孔"蜂窝"状,利于成骨细胞的粘附.降解初期,由于体系中聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、NVP的快速溶出,试样的质量、力学强度等物理性质变化明显;降解48 h之后,交联网络逐渐发生降解断链,各物理性质平稳变化.     

黄芩提取物/PBS复合材料的界面作用及其性能

从天然植物黄芩(SBG)中提取有效成分(SBGE),并与可生物降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合。为提高两者相容性,合成了2种PBS改性产物:PBS—OH和PBS—COOH。探讨了SBGE/PBS复合材料的界面作用,研究了SBGE对不同PBS基体性能的影响。结果表明:—OH和—COOH的引入改善了基体与亲水性提取物的相容性,加强了相互间的氢键作用,增强了界面结合强度。SBGE的添加对PBS的晶型没有影响。1%SBGE/PBS、3%SBGE/PBS—OH和1%SBGE/PBS—COOH热性能最优,且均高于基体本身;7%SBGE/PBS、3%SBGE/PBS—OH和1%SBGE/PBS—COOH的力学性能最佳;抗菌性能的变化均证明了相互作用的存在。SBGE/PBS—OH和SBGE/PBS—COOH的综合性能优于SBGE/PBS。     

聚L-乳酸/β-磷酸三钙复合骨支架材料成型工艺优化研究

利用溶剂自扩散-模压成型-粒子沥滤法制备聚L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合多孔支架材料,采用正交设计对成型工艺进行了优化,对支架进行了形貌观察、力学强度和孔隙率大小测试。结果表明:当PLLA:β-TCP=1:2,成型压力5MPa,致孔剂粒径125～400μm,用量80% (wt)时,制备的支架材料孔结构三维贯通,抗压强度为4．45MPa、孔隙率为60．7%,满足骨组织工程支架材料要求。     

多孔胶原-β-磷酸三钙-硫酸软骨素复合膜的制备与表征

通过碳化二亚胺(EDC)改性、二次冻干制备多孔胶原-β-磷酸三钙-硫酸软骨素复合膜材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)与原子力显微镜(AFM)考察了组分变化与制备过程中复合材料的微观形貌变化,并进一步利用红外、孔隙率、MTT细胞毒性实验等分析手段对复合材料的结构与性能进行了表征。实验结果表明,当胶原盐酸溶解液pH=2,胶原与β-磷酸三钙质量比为1∶2(m(Col)∶m(β-TCP)=1∶2)时,复合材料中β-TCP晶相保持较好,其与胶原之间的排列结合最为均匀紧密。经EDC改性后,SEM与AFM实验均显示了交联后的胶原束明显变大变粗,以一定的方向紧密地排列在一起。XRD图谱显示复合材料中β-TCP特征衍射峰明显。复合材料的孔径为80~90μm,三元膜孔隙率为(90.76±1.28)%,大于纯胶原冻干膜(85.88±0.92)%;红外光谱证实β-TCP中的钙离子与Col上的羧基发生了化学键合,AFM显示β-TCP颗粒能与胶原发生直接联结。复合材料的MTT实验结果为1级,是一种潜在的口腔修复膜材料。     

In Vitro Characterizations of PLLA/β-TCP Porous Matrix Materials and RMSC-PLLA-β-TCP Composite Scaffolds

To develop a novel degradable poly (L-lactic acid)/β-tricalcium phosphate (PLLA/β-TCP) bioactive materials for bone tissueengineering, β-TCP powder was produced by a new wet process. Porous scaffolds were prepared by three steps, i.e. solventcasting, compression molding and leaching stage. Factors influencing the compressive strength and the degradation behaviorof the porous scaffold, e.g. weight fraction of pore forming agent-sodium chloride (NaCl), weight ratio of PLLA: β-TCP,the particle size of β-TCP and the porosity, were discussed in details. Rat marrow stromal cells (RMSC) were incorporatedinto the composite by tissue engineering approach. Biological and osteogenesis potential of the composite scaffold weredetermined with MTT assay, alkaline phosphatase (ALP) activity and bone osteocalcin (OCN) content evaluation. Resultsshow that PLLA/β-TCP bioactive porous scaffold has good mechanical and pore structure with adjustable compressive strengthneeded for surgery. RMSCs seeding on porous PLLA/     

In Vitro Characterizations of PLLA/β-TCP Porous Matrix Materials and RMSC-PLLA-β-TCP Composite Scaffolds

To develop a novel degradable poly (L-lactic acid)/β-tricalcium phosphate (PLLA/β-TCP) bioactive materials for bone tissue engineering, β-TCP powder was produced by a new wet process. Porous scaffolds were prepared by three steps, I.e. Solvent casting, compression molding and leaching stage. Factors influencing the compressive strength and the degradation behavior of the porous scaffold, e.g. Weight fraction of pore forming agent-sodium chloride (NaCl), weight ratio of PLLA: β-TCP, the particle size ofβ-TCP and the porosity, were discussed in details. Rat marrow stromal cells (RMSC) were incorporated into the composite by tissue engineering approach. Biological and osteogenesis potential of the composite scaffold were determined with MTT assay, alkaline phosphatase (ALP) activity and bone osteocalcin (OCN) content evaluation. Results show that PLLA/β-TCP bioactive porous scaffold has good mechanical and pore structure with adjustable compressive strength needed for surgery. RMSCs seeding on porous PLLA/β-TCP composite behaves good seeding efficacy, biocompatibility and osteoinductive potential. Osteoprogenitor cells could well penetrate into the material matrix and begin cell proliferation and osteogenic differentiation. Osseous matrix could be formed on the surface of the composite after culturing in vitro. It is expected that the PLLA/β-TCP porous composites are promising scaffolds for bone tissue engineering in prosthesis surgery.     

混合氨-碱沉淀剂制备Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯复合材料及其电化学性能

利用简单易行的化学沉淀-回流法制备了Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料,研究了不同混合氨-碱沉淀剂对复合材料电化学性能的影响。采用XRD、拉曼光谱(Raman)和SEM表征Ni(OH)_2/RGO复合材料的微观结构和形貌。当以NH_3·H_2O-NaOH作为沉淀剂时,Ni(OH)_2/RGO复合材料中β-Ni(OH)_2纳米片均匀分散在石墨烯片层之间,形成相互插层结构。利用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学交流阻抗(EIS)测试了复合电极材料的电化学性能。研究结果表明:放电倍率为0.2C时,Ni(OH)_2/RGO复合电极材料的放电比容量达到344.8mAh/g,比β-Ni(OH)2的放电比容量高出约29%;5C时放电比容量为274.5mAh/g,经过50个循环,容量保持率为98.8%,呈现出良好的倍率性能和循环性能。