Ti6Al4V微弧氧化膜的生物相容性

采用微弧氧化(MAO)手段在Ti6Al4V表面制备TiO2陶瓷膜层,结合水热处理(HS)方法诱发膜层内生成羟基磷灰石(HA);以抗凝血性能、抗溶血性能、抗血小板黏附和材料的细胞毒性为指标,对Ti6Al4V基体合金、具有微弧氧化陶瓷膜层的Ti6Al4V合金和经水热合成处理后的Ti6Al4V微弧氧化膜层样品进行生物相容性综合评定。结果表明,经微弧氧化和水热合成处理后样品表现出优异的抗溶血性,良好的抗凝血性和血小板黏附以及无毒性,说明Ti6Al4V合金表面生成的羟基磷灰石复合薄膜赋予材料表面良好的生物相容性。     

医用钛金属表面修饰及性能研究

采用先微弧氧化,再沉积羟基磷灰石的方法,对钛表面进行修饰。研究不同羟基磷灰石浓度、水热温度、水热时间、及冷却时间四种工艺条件下,钛表面形貌特征的变化。扫描电镜结果显示,在羟基磷灰石浓度为27.5 g/L、水热8 h,水热温度180°C情况下,钛金属表面羟基磷灰石均匀沉积;冷却时间延长,钛金属表面羟基磷灰石膜层增厚,粗糙度下降。将人永生化角质形成细胞(HACAT)接种于钛金属表面,采用F-actin染色及CCK-8检测观察细胞形态及增殖能力。共聚焦显微镜观察发现HACAT细胞在修饰后钛片表面增殖较快;CCK-8检测表明早期黏附于修饰后钛片表面的细胞较多(P0.05)。该方法可提高医用钛金属表面活性,增强其与组织的结合能力。     

功能性羟基磷灰石生物复合材料的研究进展

由于羟基磷灰石(HA)不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力,无毒副作用,无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料. 目前羟基磷灰石的研究热点是向功能化发展,从功能化角度论述了羟基磷灰石作为骨修复材料的主要研究动态,概括了形态发生蛋白(BMP)、骨胶原、纤维蛋白粘合剂、骨形成因子等与HA复合产生的仿生材料的研究进展.此外,还讨论了羟基磷灰石的压电效用在骨修复以及纳米羟基磷灰石颗粒在治疗肿瘤方面的研究进展.     

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。     

钛表面接枝壳聚糖诱导羟基磷灰石涂层的形成

钛及其合金材料广泛应用于矫形外科植入器械等生物材料领域,在钛表面制备羟基磷灰石涂层可以明显提高其生物相容性及其成骨性能.采用仿生溶液生长法在钛表面及共价接枝壳聚糖的钛表面沉积羟基磷灰石涂层,结果表明,与没有接枝壳聚糖的钛相比,在钛表面接枝壳聚糖可以加速诱导羟基磷灰石涂层的形成,且形成的涂层致密均匀.     

纯钛微弧氧化膜的性能评价

采用微弧氧化-碱热处理复合的方法,在纯钛表面制备出较大表面积且成分单一的TiO2陶瓷膜,并在模拟体液中对膜层的生物活性予以评价。结果表明,纯钛微弧氧化膜层主要由锐钛矿型的TiO2构成,其表面孔径均匀,孔隙率达到12%;经碱热处理后,与模拟体液和去离子水的润湿角实验证明膜层具有较好的亲水性;碱热处理后的膜层置于模拟体液中培养14d后,膜层表面被生长出的类骨磷灰石完全覆盖,证明其具有良好的生物活性,且生长出的缺钙型磷灰石与人体自然骨成分相似。     

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。     

泡沫复制法制备多孔钛及表面水热碱处理改性

采用聚氨酯泡沫复制法成功的制备出孔径可控、孔隙率高且三维贯通的多孔钛.采用水热碱处理法对多孔钛进行表面改性,以提高其生物活性.改性后多孔钛的表面形貌发生了改变,呈均匀分布的三维网状微纳米结构.将改性后的多孔钛浸泡在SCPS中检测其矿化能力.研究结果表明,改性后的多孔钛能加速磷灰石的矿化,其中三维网状微纳米结构是加速矿化的主要因素.同时考察了改性后的多孔钛表面大鼠颅盖骨成骨细胞(MC3T3-E1)的黏附铺展情况.细胞培养表明细胞在改性后的多孔钛表面能较好的黏附铺展.上述研究结果表明水热碱处理改性后的多孔钛具有较好的生物活性及生物相容性.     

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。     

微弧氧化合成钛酸钡膜的生物活性

采用微弧氧化技术在钛合金表面制备钛酸钡(BaTiO3)膜;分析极化处理后的BaTiO3膜表面生物活性,并探讨其诱导羟基磷灰石形成的机理。结果表明,BaTiO3膜极化后,在模拟体液中呈现出优于BaTiO3陶瓷块体的磷灰石诱导能力,其诱导磷灰石的能力与其表面的极性、粗糙多孔的表面形态、高的比表面积以及纳米晶特征有关;微弧氧化合成BaTiO3膜的细胞毒性小于等于1级,表示其具有好的生物相容性,且高电压制备的BaTiO3膜细胞增殖率比低电压制备的高。     

微弧氧化法制备含铈羟基磷灰石生物活性膜层

采用微弧氧化法在含有乙酸钙、β-甘油磷酸钠、硝酸铈的电解液中在纯钛金属表面原位生成了多孔含Ce羟基磷灰石生物涂层.用XRD、SEM、EDS、细胞培养等方法对膜层的厚度、物相、成分组成及生物相容性进行了研究.结果表明膜层粗糙多孔,厚度为15～25μm,与钛基体之间无明显界面;膜层表面主要物相为含Ce的羟基磷灰石;细胞培养结果表明膜层具有良好的生物相容性.     

羟基磷灰石/钛合金骨替代材料体内生物结合性研究

通过动物植入实验,对具有羟基磷灰石涂层的钛合金(HA/Ti)与未经过表面改性的钛合金两种骨替代材料进行生物结合性的研究及评价.实验结果表明,两种骨替代材料与组织结合紧密,并且皮下植入后引起的炎反应为轻度.而具有羟基磷灰石涂层的钛合金实验样品效果更明显,说明羟基磷灰石/钛合金骨替代材料具有更好的生物结合性,是一种良好的骨替代材料.     

纯钛材微弧氧化电参数对陶瓷层组织结构的影响

以往就纯钛材表面微弧氧化陶瓷层表面积对提供羟基磷灰石生长条件的研究不多,为此,在Na2HPO4电解液中,采用微弧氧化法在纯钛材表面制得多孔结构的二氧化钛陶瓷层.研究了正向电压、频率对微弧氧化陶瓷层组织结构的影响.结果表明,随正向电压升高,膜厚增加,孔径增大,表面变得粗糙;随频率的增加,膜层表面变得光滑,孔径减小,膜厚减...     

纯钛表面磷酸氢钙-羟基磷灰石膜层的化学转化及成骨细胞反应

为了提高医用纯钛的骨修复效果,利用化学转化技术在纯钛表面制备了一层含钙磷化合物的磷酸盐(CaP)转化膜,并通过碱处理,对该转化膜进行羟基转化。利用XRD、FESEM和电化学工作站对CaP转化膜的成分、微观结构和耐蚀性能分别进行分析表征,通过MC3T3-E1小鼠成骨细胞培养,对覆膜样本的细胞相容性进行评价。研究结果表明,纯钛表面CaP转化膜的主要成分为磷酸氢钙(CaHPO_4·2H_2O),膜层晶体呈块状无规则多级排列,经过碱处理后,膜层晶体表面粗糙度增加,并有新的细小颗粒生成,晶体部分转化为羟基磷灰石(HA)。电化学分析结果表明,经过碱液处理的HA转化膜在生理盐水中表现出了比CaHPO_4·2H_2O转化膜更好的耐蚀性能。体外细胞培养试验证明,覆膜纯钛样本能够有效促进成骨细胞黏附、细胞增殖和分化。     

浸浆法制备生物多孔陶瓷

自然骨的主要无机成分是羟基磷灰石，由于纯羟基磷灰石对于人体组织有良好的生物相容性，被广泛使用为骨植入材料，为了得到孔径和孔隙率合适的羟基磷灰石框架，本文采用多孔聚氨脂泡沫浸浆法制备，实验表明，该方法可以有效的获得需要的羟基磷灰石框架。     

羟基磷灰石／多孔钛复合植入体-骨界面FE-SEM分析

羟基磷灰石，多孔钛复合植入体．骨界面上骨组织的早期生长状况对该时期它们的界面结合强度有较大影响．羟基磷灰石／多孔钛复合植入体被植入新西兰大白兔股骨窠申，经1，3和5周生长后，进行推出试验，并采用FE-SEM和EDS对试验后样品的断裂面形貌和表面成分进行了研究。结果显示，剪切强度随着植入时间的增加较快递增．同时随着时间的增加，植入体．骨的断裂界面上，组织形态发生了较大的变化，表现为组织变得致密以及厚度增加，并逐渐钙化，形成骨组织。     

羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖组织工程骨的制备及表征

以京尼平(Genipin)为交联剂,通过粒子沥滤结合冷冻干燥工艺制备纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖复合支架。然后依据组织工程的原则,将pcDNA3.1-血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)165质粒转染后的骨髓间充质干细胞(Bone marrow stromal cells,BMSCs)与支架复合构建组织工程骨。最后将该组织工程骨植入到兔桡侧,观察其成骨能力及降解速度。结果表明:京尼平交联的支架材料的微观结构、力学性能与天然松质骨相似,可满足支架材料的要求;且支架材料具有自发荧光特征,便于观察支架的微结构及界面上细胞的粘附情况;动物实验表明所得复合骨具有生物相容性好、无毒副作用的优点及促进局部微血管形成、加快骨缺损修复的作用,其降解速度与骨生长速度基本匹配,是一种潜在的性能优良的骨修复材料。     

钛表面等离子体电解氧化制备的Ca-P-Si生物活性陶瓷膜的电化学性能

采用等离子体电解氧化法在钛表面制备Ca-P-Si生物活性陶瓷氧化膜。将纯钛及等离子体电解氧化后纯钛两种样品分别浸在37℃的Hank模拟体液中,用电化学实验分析其电化学性能。动电位极化曲线和交流阻抗结果表明,经过等离子体电解氧化处理后纯钛的自腐蚀电位升高了0.7V,经过28d的浸泡,微弧氧化处理后钛的阻抗值仍接近未处理时的1.5倍。微孤氧化陶瓷膜提高钛基体耐腐蚀性能归因于外层的羟基磷灰石层及微弧氧化的致密内层形成隔离层将基体与溶液隔离,起到了抗腐蚀作用。     

医用钛表面生物活性化研究

钛及钛合金具有优良的生物相容性和机械性能,已应用于临床,尤其是用作骨替换与修复材料.但是,钛属于生物惰性材料,不能与骨组织形成化学键合或称骨键合.通过表面改性可使其在生理环境具有诱导羟基磷灰石在表面自发生长的能力,即生物活性化.这是当今生物医用材料研究的热点领域之一.本文评述了钛表面生物活化的研究现状,简要总结了本课题组在这方面的研究工作.     

羟基磷灰石/钛合金骨替代材料体外培养成骨细胞的实验研究

实验选用小鼠头盖骨成骨细胞,采用体外细胞培养技术对具有羟基磷灰石涂层的钛合金(HA/Ti)与未经过表面改性的钛合金两种骨替代材料进行细胞相容性评价,动态观察两种骨替代材料对成骨细胞生长、附着的影响。结果表明两种骨替代材料对成骨细胞生长无抑制作用,未发生细胞毒性反应,细胞在两种材料表面均能正常粘附、生长、增殖,均具有良好的细胞附着形态和细胞增殖率,而HA/钛合金材料具有更好的成骨性,是一种骨细胞相容性良好的骨替代材料。