可控释淫羊藿苷的仿生组装骨诱导修复材料

中药来源的植物黄酮淫羊藿苷具有良好的成骨药理活性, 其来源广泛、价格低廉、性质稳定, 有望作为一种新的成骨因子应用于骨组织工程研究. 本研究采用原位复合和冷冻干燥技术, 探索性地仿生构建了淫羊藿苷-壳聚糖/羟基磷灰石(淫羊藿苷-CS/HA)复合材料, 并对其物理特征、力学性能、体外细胞相容性、药物控释行为和原位骨缺损修复进行了研究. 结果表明: 淫羊藿苷载药过程对CS/HA复合材料的物理结构无显著影响, 对其力学性能的影响与载药剂量相关; 该材料细胞相容性良好, 可诱导人骨髓间充质干细胞向成骨方向分化; 在体外释药缓慢, 对所载淫羊藿苷的控释时间可达90 d以上; 另外, 体内骨修复试验亦证明该材料具有良好的骨传导性和骨诱导活性, 能有效填充骨缺损并促进早期成骨. 这些结果都说明淫羊藿苷-CS/HA复合材料是一种理想的骨组织工程诱导修复材料, 其制备方法可为载药支架材料研究提供新的思路.     

纳米羟基磷灰石/聚合物生物复合材料体内外生物活性研究

当生物活性材料植入体内后, 在其表面可以形成一层类骨磷灰石. 这层类骨磷灰石对于组织与材料之间形成骨键合至关重要. 研究了纳米羟基磷灰石/聚酰胺在体内和体外环境下表面形成类骨磷灰石的情况, 考察了兔体内复合材料植入体与周围骨组织的界面. 结果显示, 在体外模拟体液中和植入兔背部肌肉内, 复合材料表面都可形成类骨磷灰石. 当植入兔皮质骨时, 复合材料可与自然骨形成紧密结合, 中间没有纤维组织. 研究表明, 纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合材料具有良好的生物活性, 是一种良好的骨替换材料.     

载银羟基磷灰石抗菌涂层抗菌性能及对成骨细胞影响的体外实验

为研究真空等离子喷涂的载银羟基磷灰石(HA)涂层的抗菌及成骨传导性能, 采用真空等离子喷涂技术制备载银羟基磷灰石(HA/Ag)涂层, 并对其银离子的缓释、对细菌生物膜生长的影响以及对成骨细胞的早期黏附及矿化能力影响进行检测. 结果表明, 该涂层银离子释放浓度大于抗菌有效浓度且未达到细胞毒性浓度; 与单纯HA涂层比较, HA/Ag涂层表现出良好的抗菌性能, 并对成骨细胞早期黏附及矿化能力具有同样的促进作用. 真空等离子喷涂的HA/Ag涂层具有良好的抗菌及骨传导性能, 可作为骨科内植物表面涂层材料进一步研究.     

无机纳米材料在骨组织工程与再生医学中的应用

自组织工程与再生医学概念提出以来,组织工程与再生医学特别是骨组织工程与再生医学得到了突飞猛进的发展.支架材料作为骨组织工程与再生医学三要素之一扮演着至关重要的角色.10余年来,大量的研究工作围绕支架材料展开.纳米生物材料尤其是无机纳米生物材料,具有优良的机械性能和生物相容性,成为制备骨组织工程与再生医学支架材料的理想选择,呈现出广阔的应用前景.本文对近年来无机纳米材料,包括羟基磷灰石、硅基纳米材料,含碳纳米材料及几种金属纳米材料在骨组织工程与再生医学中的应用进行综述.     

聚丙烯酰胺改性聚羟基丁酸-羟基戊酸/生物活性玻璃复合支架的制备与表征

为提高骨修复支架的生物活性和力学性能, 通过光引发聚合制备了一种新型的多孔聚丙烯酰胺(PAM)-聚羟基丁酸-羟基戊酸(PHBV)/生物活性玻璃(BG)复合支架. 其中PAM的引入是为了提高PHBV的亲水性, 而BG的加入是为了增加支架的强度. 红外光谱分析证实成功引入了PAM以及BG. 采用SEM对支架接枝前后的显微形貌进行了观察, 结果表明PAM-PHBV/BG支架具有良好的孔连通性, 这为细胞的长入和代谢提供了便利. 此外, 采用比重法对支架的孔性能进行了研究, 结果表明该支架具有82.0%的孔隙率. 通过抗压强度测试对PAM-PHBV/BG支架的力学性能进行了评价, 结果表明该支架的抗压强度达到了0.91 MPa. 同时也对纯PHBV, PHBV/BG支架的性能进行了表征, 并对三者做了比较. 这种新型的PAM-PHBV/BG支架可能是一种很有前途的骨修复材料.     

可控降解性能的生物活性玻璃的制备及其生物活性研究

生物活性玻璃和生物陶瓷材料因其优异的生物相容性而引起广泛关注, 然而现有材料的生物降解性能限制了其在骨组织工程领域的应用. 通过高温熔融法制备了硼硅酸盐生物活性玻璃, 研究显示此类玻璃不仅表现出良好的生物相容性和生物活性, 且在体外含磷溶液中具有完全降解的特性, 降解速率可由玻璃的成分加以控制. XRD和FTIR等实验结果表明, 硼硅酸盐生物玻璃的降解产物为碳酸羟基磷灰石, 接近于人体骨的无机矿物成分.     

生物活性硼硅酸盐多孔支架的体外活性及细胞毒性

在硼酸盐玻璃(R₂O-RO-B₂O₃-SiO₂-P_2O5)系统中, 用不同硼含量的玻璃粉末, 采用泡沫浸渍法制备4种组分的多孔支架, 对这些支架的体外生物活性、可降解性能及细胞毒性进行研究. 结果表明, 不同硼含量的玻璃粉均能制备成支架, 其气孔率为73%~80%, 孔径200~300 μm, 孔间连通性良好. 在0.02 mol/L K₂HPO₄溶液中浸泡后, 支架均能转化为羟基磷灰石, 具有优良的生物活性, 其中组分为D-Alk-2B, D-Alk-3B的支架在浸泡7 h后, 表面形成羟基磷灰石, 并全部被羟基磷灰石层所覆盖, 证实了支架有很高的生物活性. 在细胞黏附实验中, 支架上的细胞黏附生长良好, 形态舒展, 伪足明显, 仅D-Alk-3B组分的支架在体外降解过程中所释放的硼在局部区域累积后对细胞增殖产生了一定的抑制作用, 但支架浸提液经适当稀释后(稀释比例为1:8), 生物相容性明显改善. 因此, 经过适当预处理, 这一系列硼硅酸盐玻璃多孔支架有可能应用于骨组织工程.     

钠基蒙脱土在丁腈橡胶中的剥离分散及性能影响

制备、研究了超细全硫化粉末丁腈橡胶(UFPNBR)颗粒和剥离型钠基蒙脱土(Na-MMT)片层相互隔离、依附的UFPNBR/Na-MMT纳米复合粉末. 在新颖的UFPNBR/Na-MMT纳米复合粉末与丁腈橡胶(NBR)生胶混炼过程中, 借助纳米级UFPNBR颗粒与NBR生胶的良好相容性以及UFPNBR颗粒的助分散作用, 将与UFPNBR颗粒彼此隔离、依附的纳米级原生态Na-MMT良好分散在NBR基体中, 制备成硫化时间短、阻燃性能好的NBR/UFPNBR/Na-MMT三元纳米复合材料, 为实现高性能橡胶-黏土纳米复合材料的工业制备提供一种新的研究思路.     

导电高分子生物材料在组织工程中的应用

导电高分子材料在具有良好生物相容性的同时,其优异的导电性还可以通过电刺激促进聚合物-组织界面处的细胞黏附、增殖和分化,从而促进组织生长,所以导电聚合物材料在组织工程领域受到了越来越多的重视.单组分导电高分子,如聚苯胺(PANi)、聚吡咯(PPy)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)及其衍生物,具有良好的生物相容性和优异的导电性,但其较脆且不易加工,限制了其在组织工程领域中的应用.因此,研究开发了基于上述导电高分子和生物相容性可降解聚合物的复合导电聚合物材料,其在具有良好生物相容性和导电性的同时,还具有优异的加工性.本文将总结在组织工程中应用的多种复合导电聚合物材料,包括导电聚合物薄膜、导电纳米纤维、导电水凝胶和导电复合3D支架.此外,组织工程领域的研究表明复合导电高分子材料主要可应用于骨组织工程、肌肉组织工程、神经组织工程、心脏组织工程和皮肤伤口愈合等方面,我们也将对以上方面的应用进行详细论述.     

含有碳纳米管复合材料的细胞亲和性

制备了一种聚-(L-乳酸)(PLLA)和碳纳米管(CNTs)的复合材料, 并利用原子力显微镜(AFM)和接触角检测对材料的表面形貌和性质进行了表征. 初步研究了复合材料的生物相容性以及CNTs对细胞亲和性的影响. 结果表明, 复合材料对于鼠3T3成纤维细胞和Oct-1成骨细胞具有良好的生物相容性. CNTs的加入对细胞亲和性有很大影响, 对细胞的贴附有一定的抑制作用.     

PLGA及PLGA/β-TCP支架的降解对细胞生长的影响

在聚(L-丙交酯-co-乙交酯)(PLGA)和PLGA/β-磷酸三钙(β-TCP)多孔支架上种植成骨细胞, 考察支架对细胞活性的影响, 重点研究静/动态体外降解一定时间(4, 8, 12周)后的PLGA和PLGA/β-TCP支架上细胞的增殖情况. 结果表明, PLGA和PLGA/β-TCP两种支架均具有良好的细胞相容性, 可为细胞的生长提供良好的模板, 但PLGA的降解会影响细胞的活性, 且细胞活性随支架降解程度的增加而降低.     

具有抗菌性和生物相容性的壳聚糖/羟基磷灰石三维复合材料:一种具有抗菌能力的骨组织工程支架

<正>组织工程是利用种子细胞、支架材料和生长因子,通过体外培养或构建的方法,实现受损组织和器官的修复和再造,在再生医学领域有重要应用.近年来,作为组织工程最重要的部分,支架材料的设计和制备得到了快速的发展.但是,在临床应用中,进行支架或者再生组织移植时,却面临着感染的风险.细菌或真菌感染不但会直接导致组织修复失败,还会增加患者治疗或者二次手术的疼痛和费用.因此,构建具有抗菌性能的支架材料在组织工程临床应用中具有重要     

纳米炭/环氧树脂复合材料黏弹阻尼性能

碳纳米管和石墨烯作为近年来兴起的新型纳米炭材料,以其独特的一维/二维结构形态和卓越的物理性能已引起人们广泛关注.将纳米炭材料与环氧树脂进行复合制得纳米炭/环氧树脂复合材料,可以赋予材料更为优异的力学、电学、热学等综合性能.纳米炭材料的加入可以在复合材料内部引入更多的界面,造成显著的能量耗散,从而使得纳米复合材料在具有轻质高强特性的同时,兼具优异的黏弹阻尼性能,对于延长材料使用寿命、提高材料减震降噪性能等方面具有极为重要的意义.本文主要论述了纳米炭/环氧树脂复合材料的黏弹阻尼性能以及近期的相关研究进展,重点阐述碳纳米管、石墨烯及其复合材料的阻尼作用机理,介绍了纳米复合材料黏弹阻尼性能的测试方法,指出纳米炭/环氧树脂阻尼复合材料领域存在的主要问题,并对其应用前景进行了展望.     

表面引发氮氧自由基聚合反应制备聚苯乙烯/SiO2纳米复合材料

将过氧基团锚固于纳米SiO₂粒子表面, 进而通过表面原位引发苯乙烯聚合制备了聚苯乙烯(PS)/SiO₂纳米复合粒子. 纳米SiO₂经亚硫酰氯(SOCl₂)处理, 再与叔丁基过氧化氢(TBHP)反应锚固形成过氧引发基团, 通过表面引发氮氧自由基聚合反应引发苯乙烯聚合, 制备了纳米氧化硅表面接枝聚苯乙烯/SiO₂ (PS-g-Silica)纳米复合材料, 利用红外光谱、透射电子显微镜、原子力显微镜、热重分析等测试方法对制备的纳米复合粒子进行了表征与分析, 结果表明表面引发氮氧自由基聚合反应可以制备良好的PS/SiO₂纳米复合材料.     

NiAl-NO3-LDHs/LDPE光致变色复合材料的制备及性能

采用成核/晶化隔离法(SNAS)制备了晶体结构完整、晶相单一的纳米量级NiAl-NO₃-LDHs. 使NiAl-NO₃-LDHs与LDPE在双辊炼塑机上进行充分混合制备了NiAl-NO₃-LDHs/LDPE复合材料, 在紫外光照射下复合材料颜色发生了明显变化, 由照射前的橄榄绿色变成青灰色, 80℃加热后又恢复到橄榄绿色. 考察了NiAl-NO₃-LDHs的添加量和光照时间等因素对复合材料光致变色性能的影响, 结果表明, 随NiAl-NO₃-LDHs加入量的增加复合材料光致变色现象趋于明显, 当加入量达到5%时, 复合材料表现出良好的光致变色性能; 紫外光照射20 min后颜色变化达到最大值; 将NiAl-NO₃-LDHs和LDPE进行复合, 可以显著提高NiAl-NO₃-LDHs的光致变色稳定性, 复合材料光致变色性能表现出良好的重复性. 加入纳米量级的NiAl-NO₃-LDHs, 对复合材料的力学性能也起到了一定程度的改善作用.     

TiO2纳米管生物膜的血液相容性及重吸收功能

采用阳极氧化法制备新型高强度的TiO2纳米管薄膜,通过对纳米管底部进行HF气体腐蚀获得了两端通透的TiO2纳米管阵列薄膜.利用混合种植方法于两端通透的纳米管阵列表面种植了猪肾小管上皮细胞(LLC-PK1)和血管内皮细胞(ECV304),成功制备了具有生理功能的TiO2纳米管生物膜材料.运用血浆复钙化法对比研究了载玻片、纯金属钛片、未种植细胞TiO2纳米管和种植细胞TiO2纳米管的血液相容性,并采用自制的装置检测了该生物膜对钠钾离子的重吸收功能.结果表明,种植细胞的纳米管阵列薄膜的血液相容性要远远好于其他对照组,且该生物膜具有很好的重吸收功能,证实所制备的TiO2纳米管阵列生物膜具有良好的生理功能,是用于生物透析较为理想的候选材料.     

生物矿化法制备多孔壳聚糖-聚丙烯酸-磷酸钙复合纳米微粒

介绍了两种在壳聚糖-聚丙烯酸纳米微粒(CS-PAA NPs)表面进行生物矿化制备聚合 物-磷酸钙复合纳米微粒(CS-PAA-CaP NPs)的方法: 氨水滴加法和尿素热分解法. 氨水滴加法得到的复合纳米微粒形状不规则; 尿素的热分解使磷酸钙在CS-PAA粒子表面矿化, 获得形貌规则的复合纳米微粒. 通过动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和X-射线衍射(XRD)对由尿素热分解法得到的复合纳米微粒进行了表征. 实验结果表明, 尿素热分解矿化方法可以避免CS-PAA粒子在碱性环境中沉淀, 得到具有多孔结构的复合纳米粒子, 粒径约为400~600 nm; 此复合粒子中无机成分约占23%, 其无机成分主要以磷酸氢钙(CaHPO₄)晶体的形式存在. 该复合粒子的多孔结构有望在药物传输以及其他生物医用材料领域有广泛的应用.     

Ti-Si-O多孔玻璃在低烧结温度下的析晶现象

随着溶胶-凝胶制备技术的发展,具有纳米级微孔的多孔二氧化硅玻璃作为纳米复合的担体,已显示出其独特的优势.将活性组元植入微孔中所得复合材料,在光学非线性、传感、电子材料等领域有着巨大的潜在应用价值.采用溶胶-凝胶技术可以在纳米尺度上将活性组元分散到多孔二氧化硅中,通过尺寸效应使复合材料呈现出特异的性质.TiO_2是一种弱极性介质,但当其复合到多孔SiO_2玻璃中时,则呈现了强的光学非线性;TiO_2同时又是氧传感器的良好材料,其多变的结晶结构提供了不同的应用背景.研究TiO_2 在多孔SiO_2中的结晶行为无疑会为其应用提供良好的基础.     

石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及其电化学电容性能

以化学气相沉积(CVD)法生长的石墨烯作为基体,采用原位复合方法制备出三维石墨烯/碳纳米管纳米复合材料.使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对复合材料的微观形貌和结构进行表征,并运用循环伏安、交流阻抗等技术对纳米复合材料的超级电容性能进行研究.实验结果表明,石墨烯/碳纳米管纳米复合材料作为超级电容器电极材料,在1.5 mol/L Li_2SO_4体系中的最大比电容为289.8 F/g,经2000次循环后,其容量保持92%,表现出优异的比容量和循环稳定性.     

Au/SiO2纳米复合材料的消光性质

利用共溶胶蒸发诱导自组装方式制备有序介孔SiO₂薄膜组装Au纳米粒子, 合成了三种Au/SiO₂纳米复合材料. 光谱分析表明, 介孔结构将影响复合材料消光特性; 改变浸渍时间, Au纳米粒子体积增大并导致复合材料消光谱红移增强. 基于Maxwell-Garnett(MG)理论, 利用简化模型对复合材料的消光特性进行了分析, 定性说明了复合材料消光特性存在差异的原因. 在材料制备过程中, 通过选用不同表面活性剂或者控制浸渍反应时间, 能对Au/SiO₂纳米复合材料的消光性质进行调控.