体外构建壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶仿生梯度支架

针对软骨特定结构缺损后不能自我修复的特点,通过调控单层原料质量比,构建具有复杂分层结构的壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶(chitosan/β-sodium glycerophosphates/gelatin,Cs/GP/Gel)仿生复合梯度支架。通过对比物理性能优选适宜比例的支架材料,并将骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)接种到梯度支架上考察其生物相容性。结果表明,Cs/GP/Gel复合梯度支架具有良好的吸水性能[(584.24±3.79)%～(677.47±1.70)%]、孔隙率[(86.34±5.10)%～(95.20±2.86)%]和降解性能[(86.09±2.46)%～(92.48±3.86)%]。扫描电镜(SEM)结果表明,支架材料在纵向维度呈现出明显的生理分层结构和孔径梯度渐进性,可有效模拟真实软骨的天然生理分层结构。比例为9:1:5的Cs/GP/Gel复合梯度支架适于作为骨软骨的支撑材料。对BMSCs-支架复合物Live/Dead染色后发现,细胞在梯度支架材料上存活、分布及伸展良好。该仿生梯度支架为开发新型生物医用材料提供了重要依据。     

可降解导电PEDOT/PLLA复合材料的制备及其性能的研究

采用化学聚合方法制备透明质酸(HA)掺杂的聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)导电材料,通过正交实验优化反应条件(掺杂剂、氧化剂、反应时间)提高其电导率,将其与聚左乳酸(PLLA)结合,制得一种导电性良好且可生物降解的PEDOT/PLLA复合材料,考察了PC12细胞在PEDOT/PLLA膜上的粘附生长等生物相容性指标。四探针电导率仪检测表明,当HA为0.05 g,过硫酸铵(APS)为0.015 mol,反应时间为24 h,制备的PEDOT电导率可达0.36 S?cm-1;通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、能谱(EDS)分析掺杂所得PEDOT纳米材料成分,以及扫描电镜(SEM)观察PEDOT颗粒和PEDOT/PLLA复合薄膜的表面形态,表明HA已成功掺杂到PEDOT,且制得的PEDOT/PLLA复合薄膜中PEDOT分散性较好;荧光显微镜、金相显微镜观察及CCK-8分析表明,PEDOT颗粒有利于PC12细胞的粘附及突触伸长,且在包被层粘连蛋白(LN)的PEDOT/PLLA膜(质量浓度为30%(wt))培养72 h后,细胞存活率增加至对照的(116.6±3.2)%。以上结果初步表明,PEDOT/PLLA膜具有较好的生物相容性,且利于PC12细胞突触的伸长,这为进一步神经组织工程导电生物支架的研究制备提供了实验支持。     

过氧化氢/蒸馏水溶液冷冻干燥制备多孔羟基磷灰石陶瓷

采用过氧化氢/蒸馏水(H2O2/H2O)溶液结晶体为模板,通过冷冻干燥法及发泡技术制备了含有层状孔及球形孔两种孔型的羟基磷灰石(HA)支架。通过改变浆料中H2O2的含量来控制多孔陶瓷支架形貌,并对其生物性能进行分析。结果表明:当为纯水浆料时,多孔陶瓷平均片层间距为250~580μm;当H2O2/H2O中H2O2的含量为3%(体积分数,下同)时,多孔陶瓷中出现球形孔,球形孔径为180~410μm;当H2O2的含量增大至9%时,球形孔孔径可达300~1 000μm;H2O2含量为6%时多孔HA陶瓷支架的开孔孔隙率最大。体外模拟实验表明,球形孔及层状孔两种孔形HA陶瓷支架材料有利于细胞生长,材料表面细胞结构清晰,铺展形态良好。支架强度值符合骨组织工程中细胞支架材料的压缩强度要求。     

石墨烯/碳纳米管涂层导电氨纶的制备及其性能研究

以44 dtex氨纶为原料,采用氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(CS)分散的多壁碳纳米管(MWCNTs)基于静电层层自组装的方法,在氨纶表面进行交替涂覆处理,然后采用水合肼还原GO,制备了导电氨纶;研究了涂覆次数对氨纶导电性能的影响。结果表明:当CS与MWCNTs的质量比为15:1时,MWCNTs的分散效果最好,采用水合肼作为还原剂可将GO还原为石墨烯;采用GO和CS/MWCNTs分散液交替涂覆6次时,制备的导电氨纶具有良好的导电性能,其电阻可以从未涂覆时的10~7 MΩ/cm降低到0.18 MΩ/cm;导电氨纶具有优良的应力传感性能,其应变为10%时的应变系数为110,且经过1 000次循环拉伸后仍具有稳定的电信号响应;此外,导电氨纶还具有良好的耐水洗性能,且导电涂层不影响氨纶的热稳定性。     

CB/MWCNTs/PP导电复合材料的制备与性能表征

通过熔融共混、注塑成型将多壁碳纳米管(MWCNTs)母粒、炭黑(CB)母粒与聚丙烯(PP)混合制备CB/MWCNTs/PP导电复合材料。复合材料中导电填料MWCNTs体积分数为1%,通过改变炭黑体积分数,探究CB含量的变化对复合材料导电性能、力学性能和流变性能的影响。导电测试结果表明,当CB体积分数介于3%~5%时,复合材料达到电流逾渗;超声共振结果表明,复合材料的弹性模量会随着CB含量的增大而增大,而泊松比对CB含量的变化并不敏感;DMA结果表明,复合材料玻璃化转变温度(T_g)会随着CB含量的增加而降低,而储能模量和损耗模量在低温区会随着CB的增大而上升;MCR分析结果表明,当CB体积分数介于1%~3%时,复合材料达到流变逾渗,复合黏度对低频率扫描不敏感,随着CB体积分数的增大而增加。随着频率上升,不同含量材料的复合黏度越来越逼近,并且呈现剪切变稀现象。     

LLDPE/HDPE/MWCNTs导电薄膜的制备及表征

以线性低密度聚乙烯(LLDPE)为原料,利用高密度聚乙烯(HDPE)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为改性剂,通过热压成型和超声分散的方法制备了LLDPE/HDPE/MWCNTs复合薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射(XRD)、拉伸性能和导电性能等测试手段,考察了LLDPE/HDPE/MWCNTs复合薄膜的结构、力学性能和导电性能。结果表明:与纯LLDPE相比,LLDPE/HDPE/MWCNTs复合薄膜的拉伸强度和屈服强度均提高;MWCNTs均匀分布在LLDPE/HDPE复合薄膜的表面,形成导电网络结构,有利于LLDPE/HDPE/MWCNTs复合薄膜导电性能的提高。     

PEEK/HA生物复合材料对3T3成纤维细胞的影响

体外研究PEEK/HA生物复合材料对3T3成纤维细胞的影响,评价该材料的生物相容性。制备不同HA含量的PEEK/HA和PEEK/SPEEK/HA生物复合材料,与3T3成纤维细胞共培养,倒置相差显微镜观察该材料对细胞形态影响,MTT法研究该材料对细胞增殖作用,评价细胞毒性,流式细胞术研究该材料对细胞凋亡的影响,扫描电镜观察该细胞在材料表面黏附形态。细胞呈长梭形贴壁生长,胞体透明,大部分呈梭形和多角形,生长态势良好。随着浸提液浓度增大,材料对细胞增殖作用显著下降,PEEK/HA复合材料随着HA含量增加,细胞增殖作用逐渐增强,PEEK/SPEEK/HA复合材料与PEEK/HA相比,对细胞增殖作用较强,细胞毒性级别为Ι级,说明该材料对3T3细胞无毒性。细胞凋亡率随PEEK/SPEEK/HA材料中的HA含量升高而降低。SPEEK的加入使PEEK/HA复合材料后黏附率增大,随PEEK/SPEEK/HA中HA含量增加,细胞黏附率增加,SPEEK和HA可改善材料的黏附性能。SEM观察发现3T3细胞能够在PEEK/SPEEK/HA复合材料表面黏附、伸展和生长。PEEK/SPEEK/HA复合材料生物相容性良好,为该人工骨替代材料的临床前研究提供实验数据和科学依据。     

内部连接的球形多孔羟基磷灰石支架的制备

采用高分子模板,通过注浆成型制备了球形孔结构的羟基磷灰石(hroxyapatite,HA)支架,研究了支架的微观结构、压缩强度和相容性.结果表明:改变工艺参数可以控制高分子模板中球体间胶黏面的大小,控制所制备的HA多孔体孔内连接的尺寸.制备的支架具有开口、均匀而内部连通的多孔结构,当孔径为200μm、孔隙率为65%时,压缩强度可达8MPa左右.体外生物模拟实验表明:多孔结构HA支架有很好的相容性.随多孔球体孔隙率和尺寸的增加,支架的细胞吸收率逐步增加.     

肝素/鱼源明胶改性细菌纳米纤维素管用于小口径人工血管的潜力

细菌纳米纤维素(bacterial nano-cellulose, BNC)具有优良的生物相容性和优异的湿态力学性能,已经被用于人工血管领域的研究。在作为小径人工血管上,其抗凝血性能仍有待进一步提高。本研究通过复合鱼源明胶(Gel)制备BNC/Gel复合管以获得更好的生物相容性和力学强度,并为接枝肝素奠定基础。通过EDC/NHS反应体系,在复合管壁上接枝肝素,得到肝素化的复合管(BNC/Gel/Hep)。结果表明接枝肝素的复合管能够抑制血小板的黏附,血浆复钙时间从纯BNC管的3 min上升到12 min。纯BNC管与复合管的溶血率小于1.0%,均可满足小口径人工血管国家标准;而接枝肝素的BNC管和BNC/Gel复合管的溶血率均明显小于纯BNC管。BNC/Gel/Hep复合管比纯BNC管和BNC/Gel更有利于HUVECs的增殖和生长;而BNC/Gel复合管更有利于HSMCs的生长。BNC/Gel/Hep复合管具有良好的血液和细胞相容性,在小径人工血管的应用上潜力更大。     

PEEK/MWCNTs复合材料性能研究

采用注塑成型制备了聚醚醚酮(PEEK)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料,探讨了MWCNTs的表面官能团和含量对PEEK/MWCNTs复合材料电性能、摩擦性能、力学性能及断面形貌的影响。结果表明,羟基和羧基的引入可显著提高复合材料的性能,改善界面结合情况,且随着MWCNTs含量的增加,复合材料的表面电阻率和磨损量明显降低,力学性能显著提高。MWCNTs-COOH加入后,出现逾渗现象,逾渗值为3%,表面电阻率达1.89×10~6Ω;摩擦系数降低,承载能力提高1倍以上;MWCNTs-COOH质量分数为4%时,磨损量为0.6mg,比纯PEEK降低71.4%,综合性能最优。     

HDPE/CB/PA6复合材料的导电与力学性能研究

为了改善尼龙6低温与干态存在着冲击强度低、纤维状易于电荷富集的缺陷,制备了高密度聚乙烯(HDPE)/导电炭黑(CB)/尼龙6(PA6)复合材料。首先制备了HDPE/CB共混物作为功能改性剂,再以马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)为增容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制备了HDPE/CB/PA6复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机、高阻计等方法,研究了添加增容剂和HDPE与PA6配比以及导电炭黑粒子含量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,加入5 phr的增容剂POE-g-MAH,明显提高了HDPE与PA6的界面黏附力,复合材料相容性较好;当HDPE与PA6的质量比为35/65时,复合材料的断裂伸长率从纯PA6的88%增加到251%,缺口冲击强度从12.5 kJ/m~2增加到53.7 kJ/m~2;当导电炭黑的含量增加到2.5 phr时,复合材料的室温体积电阻率降低了7~10个数量级,约为10~8Ω·cm。     

MWCNTs/PS复合材料导电性能及导电行为研究

多壁碳纳米管(MWCNTs)与聚苯乙烯(PS)熔融共混,制备试样,部分试样进行热处理。通过导电性能的测试研究了不同测试温度对MWCNTs/PS非结晶复合材料电性能及其导电行为的影响;通过SEM观察了该复合材料的表面形貌。研究结果表明:随着MWCNTs加入量的增加,MWCNTs/PS的体积电阻率(ρ)呈现下降趋势;当MWCNTs加入量达到8.0%,复合材料的ρ降到102数量级;120℃热处理后MWCNTs(10.0%)/PS复合材料的ρ比未经热处理的ρ下降近1个数量级;MWCNTs(10.0%)/PS 1-3型复合材料的PTC行为不明显,但5.0%MWCNTs/PS1-3型复合材料的PTC效应明显,在150℃以后,出现NTC效应。     

高导电聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料的制备与电性能研究

采用混酸处理法对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行表面处理, 通过原位聚合法,以过硫酸铵为氧化剂,制备高导电聚苯胺(PANI)/MWCNTs复合材料。采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪 、紫外可见分光光度计以及X射线衍射仪对MWCNTs和复合材料进行表面观察、结构测定与性能表征;使用两探针法测量复合材料的电性能,并通过平均电场理论和逾渗阈理论进行理论分析。结果表明,MWCNTs的直径约为60~100 nm,长度约为几十微米,酸化后MWCNTs表面引入大量—OH和—COOH;随着MWCNTs含量增加,导电PAM/MWCNTs复合材料的电导率增加,渗滤阈值的理论值为2.36 %。     

PHA/MWCNTs复合材料的制备及力学性能分析

将两种多壁碳纳米管(MWCNTs),非极性MWCNTs和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝多壁碳纳米管(MWCNTs-g-GMA),分别与聚羟基脂肪酸酯(PHA)共混制备PHA/MWCNTs复合材料,同时探究了MWCNTs对聚羟基脂肪酸酯(PHA)的改性效果。结果表明:随着MWCNTs含量的增加,两种PHA/MWCNTs复合材料的断裂功均先增大后减小,同时,PHA/非极性MWCNTs复合材料的屈服强度近似线性增长,而PHA/MWCNTs-g-GMA复合材料则近似指数增长。随着MWCNTs含量的增加,两种复合材料的结晶度也有所改善,其中MWCNTs-g-GMA的添加对PHA结晶的影响较大,当MWCNTs-g-GMA含量为0.1%时,复合材料的结晶度较纯样增大了9.16%。此外,两种MWCNTs均与PHA具有良好的相容性。     

锰酸锂/碳纳米管复合电极的电化学特性

以多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanombes,MWCNTs)作为正极材料导电剂制备了LiMn2O4/MWCNTs复合电极.扫描电镜照片显示:MWCNTs形成三维网状结构并且均匀的分散在LiMn2O4活性颗粒之间.以1 C倍率进行充放电测试,质量分数分别为2%,5%和8%MWCNTs的正极材料首次放电容量为分别为96.0,105.5 mAh/g和114.8mAh/g.质量比为5%的乙炔黑(acetylene black,AB)电极放电容量为98.0mAh/g,说明MWCNTs能有效提高电极材料的电子电导率以及活性物质的利用率.交流阻抗测试结果表明:电极过程中电荷传递电阻随MWCNTs含量的增加而减小,并由此计算得出相同导电剂含量的LiMn2O4/MWCNTs和LiMn2O4/AB复合电极的电荷传递活化能为27.5kJ/mol和32.3kJ/mol.     

MWCNTs/PU导电纤维的制备与性能

通过将多壁碳纳米管(MWCNTs)与聚氨酯(PU)在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中共混,获得了MWCNTs/PU纺丝原液,采用模拟干法纺丝技术,制备了MWCNTs/PU导电纤维;并对纤维的导电性能进行了表征,研究了复合纤维在不同温度、不同拉伸条件下电导率的变化规律。结果表明:当温度从25℃升高至150℃时,纤维的电导率从2.5×10~(-2) S/m上升到3.0 S/m;当对纤维进行拉伸,伸长率从0增加至100%时,电导率从2.5×10~(-2) S/m下降到3.6×10~(-4) S/m;当固定伸长率25%,对纤维进行循环拉伸时,电导率在(4.0～6.0)×10~(-3) S/m之间上下起伏。     

聚乳酸/壳聚糖/氧化石墨烯载阿司匹林仿生支架的制备与表征

单纯的支架仿生结构在调节细胞行为和骨组织再生方面有一定的局限性，因此将仿生支架与纳米给药相结合成为一种提高支架功能的有效解决方案。本文采用相分离法成功制备了不同ASA （阿司匹林）含量的三维多孔PLA/CS/GO/ASA载药仿生复合支架。ASA的添加破坏了PLA球晶结构的形成，但对仿生微、纳米纤维结构的影响不大；实验范围内随ASA含量的增加，载药支架亲水性能有所改善，但孔隙率呈先减后增的趋势，均大于80%；溶血率和血小板黏附实验表明，控制ASA含量在5%以下可获得具有良好血液相容性的支架材料；体外细胞增殖实验则表明所制备的载药支架具有细胞相容性；低ASA含量可以促进MC3T3-E1细胞增殖，高含量的ASA对MC3T3-E1细胞有一定的抑制作用；药物缓释实验表明PLA/CS/GO/ASA载药仿生复合支架具有良好的ASA缓释性能。     

壳聚糖-明胶-透明质酸-硫酸肝素复合支架的制备及性能评价

采用冷冻干燥法制备一种新型三维壳聚糖-明胶-透明质酸-硫酸肝素(chitosan-gelatin-hyaluronate-heparansulfate,C-G-Ha-HS)复合支架,分别测定支架的孔径、孔隙率、吸水率和降解率等物理性质,同时以壳聚糖-明胶(chitosan-gelatin,C-G)支架作为对照组,考察了神经干/祖细胞(neural stem/progenitor cells,NS/PCs)在该支架上的粘附率、生长状态以及细胞生存力等生物相容性指标。扫描电镜观察及CCK-8分析表明,C-G-Ha-HS支架孔径主要分布于90~130μm,孔隙率明显增大,吸水率大于95%且能够体外降解;C-G-Ha-HS支架明显改善了NS/PCs的粘附性及生存力,细胞在支架内相互交织成网状,C-G-Ha-HS支架(5:5)上的细胞粘附率提高至对照的(200.8±8.0)%,培养6天以后,细胞的存活率增加至对照的(357.7±8.9)%。这些结果初步显示,C-G-Ha-HS支架可以用于构建体外NS/PCs的三维培养,为进一步应用于神经组织工程和药物筛选提供了实验依据。     

PANI-DBSA/MMA-BA共聚物导电涂料的结构与性能表征

以十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的聚苯胺(PANI)为导电组分,三氯甲烷为溶剂,采用溶液共混法制备聚苯胺/丙烯酸酯共聚物(AA)导电薄膜。对导电薄膜进行了导电性能测试,扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及差示扫描量热(DSC)分析。结果表明:导电薄膜的电导率随PANI-DBSA含量的增加而增加,体系的逾渗阈值低于4%(质量分数)。共混体系表现出良好的相容性。     

MWCNTs/PP多层复合膜的结构及介电性能

将不同含量多壁碳纳米管(MWCNTs)的聚丙烯(PP)薄膜,通过热压叠层复合的方法制备了MWCNTs/PP多层复合膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和电感电容电阻测试仪(LCR)研究了MWCNTs含量和多层结构对MWCNTs/PP多层复合膜介电性能的影响。结果表明:随着MWCNTs含量和复合层数的增加,低频下介电常数得到明显提高,介电损耗增加趋缓。结合微结构的表征结果,建立了微结构-介电性能之间的关系,导电层和绝缘层的交替结构使得MWCNTs/PP多层复合膜的介电常数显著提高,介电损耗仅有微小增加。