机械活化增强多孔磷酸钙骨水泥支架的研究

本研究采用球磨对磷酸钙骨水泥(CPC)起始粉末进行机械活化处理, 以期改善CPC力学性能, 并探讨了其影响机理。采用激光粒度仪、比表面积测量仪和X射线衍射仪(XRD)表征球磨后的CPC粉末(Ball milling CPC, BCPC)。利用发泡法制备多孔BCPC支架, 采用万能力学试验机、XRD和扫描电子显微镜(SEM)表征多孔BCPC支架。结果显示, 球磨后的BCPC粉末平均粒径减小, 比表面积增大, 表观密度、堆积密度及紧密密度减小。BCPC支架孔隙率为(77.98 ± 0.58)%, 抗压强度为(4.11 ± 0.46) MPa, 相比CPC支架的(64.23 ± 2.32)%和(1.99 ± 0.43) MPa有显著提高。SEM结果显示BCPC支架具有数微米和数百微米的两种孔隙结构。XRD结果表明机械活化作用降低了DCPD、α-TCP、CaCO₃和HA的晶粒尺寸和结晶度, 促使DCPD向DCPA转化, 促进了各相磷酸钙盐的水化和HA的沉积, 提高了BCPC支架的力学性能, 为增强CaP基多孔材料的力学性能和扩展其临床应用提供了新途径。     

载不同浓度香丹注射液磷酸钙骨水泥性能研究

研究载不同浓度香丹注射液(简称香丹)磷酸钙骨水泥(CPC)的理化性能和药物释放,为优化CPC中载入香丹浓度提供理论依据.将香丹与CPC主要原料之一磷酸氢钙混合烘干代替磷酸氢钙制得一系列载不同浓度香丹的CPC,香丹浓度范围在0.05～0.5mL/g.采用Gilmore针、万能材料力学试验机、X射线衍射仪、傅立叶红外光谱仪表征载不同浓度香丹CPC的理化性能,用扫描电镜观察微观形貌,测定载不同浓度香丹CPC的药物释放.结果表明CPC凝结时间随香丹浓度的增加而延长,浓度不高于0.2mL/g的CPC样品凝结时间符合临床要求;抗压强度随香丹含量的增加而增加;香丹加入对CPC转化没有明显影响,但导致水化产物晶体形貌从颗粒状松散搭接转化为片状交织,且浓度越高片状晶体越多.在药物释放的最初4h,载入香丹浓度范围为0.1～0.5mL/g的CPC其释药量符合临床需要.因此,载入香丹浓度范围为0.1～0.2mL/g的CPC凝结时间符合临床要求,比空白CPC具有更高的抗压强度,在初阶段药物释放量符合治疗需求.     

纤维状磷酸八钙单晶体的合成方法及形成机理

纤维状的磷酸八钙陶瓷具有良好的生物活性及优异的力学性能,可与生物医用高分子复合形成编织状多孔材料,可作为骨替代物,也可作为催化剂的载体.本研究采用低温水溶液均相沉淀技术,以尿素为沉淀剂,通过控制离子在体系中的释放速度,使晶核按一定方式生长和发展,从而制备出结晶度好、纯净的纤维状磷酸八钙单晶体,而且该纤维能互相编织形成大片的薄膜.X射线衍射谱、红外吸收光谱、透射电镜分析证明所得晶体为磷酸八钙单晶体.     

脉冲电化学沉积制备n-HA/ZrO2复合涂层

用脉冲电化学沉积法在生物医用钛金属表面成功制备了纳米RA/ZrO2复合涂层,涂层中的成分均以离子形式沉积到基材上,得到ZrO2均匀分布的HA/ZrO2复合涂层.脉冲电位为-3.5 V时有利于离子的沉积结晶,有利于复合涂层的沉积.复合涂层的成分、结构、形貌及生物活性等的研究结果表明:复合涂层烧结前成分为HA、OCP及碱式硝酸锫,高温烧结后得到均匀致密HA/ZtO2复合涂层.检测表明HA/ZrO2复合涂层能够诱导磷灰石生成,具有较好的生物活性.     

聚乙二醇对不同粒度羟基磷灰石的表面修饰

将聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)聚合物分别溶于含微米级的羟基磷灰石(micro-sized hydroxyapatite,m-HA)及纳米级的羟基磷灰石(nano-sized hydroxyapatite,n-HA)颗粒的水溶胶中,均匀分散后水洗,经冷冻干燥分别获得不同粒度的改性粉体.红外光谱分析显示:改性处理后2种粒度的HA粉体都含有PEG修饰剂.热重分析表明:经过800℃处理的n-HA粉体含有质量分数为3.05%的PEG,比同样改性处理的m-HA的少.X射线衍射分析表明:相转化前的低温煅烧过程中,大量能量用于PEG与HA的解吸.透射电镜的结果表明:PEG改性处理没有改变n-HA的尺寸和形貌.将PEG加入HA水溶胶中,它的亲水特性导致其分子链有序排列,其醚键与H2O和HA分子中的-H活性基团发生作用的机会均等,形成较弱的氢键结合.n-HA比m-HA的表面活性大,与水分子的结合更为紧密,在水溶胶中形成的网络结构更牢固,致使PEG在n-HA水溶胶中与HA形成的氢键减弱,PEG对n-HA表面修饰作用的效果比m-HA的差.     

携载蛋白质的氧化钛纳米管表面成骨细胞行为

通过阳极氧化技术,在光滑钛表面制备一层管径约100nm的纳米管,并选用小牛血清白蛋白（BSA）和纤维连接蛋白（FN）以及两种蛋白的混合溶液（BF）进行蛋白吸附试验。将吸附蛋白后的试样进行细胞培养,所用细胞为MC-3T3E1成骨细胞株,结果表明,较光滑钛吸附蛋白前后的纳米管试样显示出更好的成骨活性,同时,吸附单组分纤维连接蛋白的纳米管试样能更好地促进成骨细胞的黏附和生长,具有更高的生物活性。     

表面纳米化纯钛的摩擦磨损性能

利用阳极氧化法在钛表面制备具有不同管径的TiO2纳米管层,分别在大气及润滑液环境里,以球/平面接触方式,在PLINT高精度液压伺服式微动磨损试验机上,对经阳极氧化处理的纯钛(对磨偶件为12mmGCr15钢球)在40N的法向载荷下进行微动磨损试验,对试样表面形貌和显微硬度进行分析,采用轮廓仪、扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪对磨斑进行分析。结果表明:润滑时,试样的摩擦因数和磨损深度均小于干摩擦时;大管径试样在润滑下的摩擦因数最低,磨损程度也最小,当管径增至一定值(如100nm)时磨损趋缓;干摩擦下,钛表面纳米管的存在降低了摩擦因数,减小了磨损,但纳米管径大小对其磨损过程没有明显影响;纳米管层的磨损的机制为磨粒磨损、疲劳磨损、黏着磨损及氧化磨损。     

骨碎补载入对磷酸钙骨水泥性能的影响及体外生物学评价

通过在湿法合成的二水磷酸氢钙膏体中加入中药骨碎补的提取物, 作为磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC)原料之一, 分别制备0、5wt%、10wt%和15wt%的载骨碎补磷酸钙骨水泥. 采用Gilmore针、X射线衍射仪、红外光谱仪、万能材料试验机、扫描电子显微镜和紫外分光光度计研究载骨碎补CPC的理化性能和药物释放; 体外培养MC-3T3成骨细胞, 进行Alamar Blue和碱性磷酸酶检测, 研究载骨碎补CPC对成骨细胞增殖和分化的影响, 扫描电子显微镜观察细胞形貌. 结果表明: 随骨碎补浓度的增加, CPC凝结时间明显延长, 其抗压强度显著提高; 骨碎补促进初期CPC的水化, 却阻碍了α-磷酸三钙的转化, 且随骨碎补浓度增大作用愈明显, 骨碎补不影响CPC水化后的相成分; 含骨碎补CPC的微观形貌中出现片状和针状晶体, 结构较空白CPC更加致密; 药物释放分为突释和缓释两个阶段, 符合Higuchi基质扩散释放模型; 载骨碎补CPC对成骨细胞的作用呈剂量和时间依赖关系, 培养5d时浓度为5wt%和10wt%的CPC较明显地促进细胞增殖, 7d时载骨碎补CPC的细胞增殖较稳定, 细胞分化能力无显著性差异; 成骨细胞在载骨碎补CPC表面生长形态良好, 表明该材料具有较好的生物相容性.     

羟基磷灰石球形颗粒表面微形貌构建及其对干细胞生物学行为的调控

通过调节溶胶-凝胶体系中羟基磷灰石(HA)粉末和甲壳素(Chitin)的质量比, 制备具有不同表面微形貌的HA球形颗粒。扫描电子显微镜(SEM)表征结果显示: 随着HA/Chitin质量比从4/1增加到35/1, 球形颗粒的表面微形貌发生了明显变化, 由粗糙渐趋平滑, 微米级皱褶逐渐减少至消失, 微孔隙率从(35%±0.8%)减少到(10.4%±0.7%)。体外细胞培养的结果表明具有微米级皱褶, 微孔隙率较高的粗糙表面具有引导干细胞铺展和增殖的作用, 微孔隙率低的平滑表面则具有引导干细胞轴向延伸及骨向分化的趋势。同时, HA球形颗粒表面微形貌对干细胞表面特征性抗原标志物的表达具有调控作用。