钛金属表面原位自生K2(Ti8O17)/ TiO2复合生物陶瓷涂层的制备及其生物相容性

采用电化学原位自生方法在钛基体表面成功制备出了K2(Ti₈O₁₇)/ TiO₂复合生物陶瓷涂层，并对涂层的表面形貌、微观结构及相组成等进行了观察分析.通过模拟体液培养对其生物活性进行了评估.结果表明，所制备的K2(Ti₈O₁₇)/ TiO₂复合陶瓷涂层具有良好的生物相容性和生物活性.     

TiO2对磁控溅射Ti-TiO2纳米复合涂层抗菌性能的影响

为预防种植体周围炎,采用反应磁控溅射法在纯Ti片表面制备了Ti-TiO₂纳米复合涂层,改变Ti靶材与TiO₂靶材的拼接比例,研究纳米TiO₂体积分数对涂层微观结构和抗菌性能的影响。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜、接触角测量仪对样品进行微观组织的表征以及表面粗糙度和润湿性能的测量,采用CCK-8法(cell counting kit-8,CCK-8)对涂层进行细胞毒性测试,采用平板涂布计数法对涂层进行抗菌性能评价。结果表明,当Ti靶材与TiO₂靶材的拼接比例为95∶5时,Ti-TiO₂涂层含纳米TiO₂量最多,涂层的表面粗糙度以及与液相接触角达到最大值,分别为1.28 nm和100.42°,涂层无细胞毒性,符合生物安全性材料的标准,涂层的抗菌性能最佳,涂层的抑菌率达到了90.94%。     

钛金属表面原位自生K2(Ti8O17)/TiO2复合生物陶瓷涂层的制备及其生物相容性

采用电化学原位自生方法在钛基体表面成功制备出了K2Ti8O17/TiO2复合生物陶瓷涂层,并对涂层的表面形貌、微观结构及相组成等进行了观察分析.通过模拟体液培养对其生物活性进行了评估.结果表明,所制备的K2Ti8O17/TiO2复合陶瓷涂层具有良好的生物相容性和生物活性.     

电泳沉积羟基磷灰石/碳纳米管复合涂层

采用电泳沉积的方法在医用金属钛表面沉积纳米羟基磷灰石(HA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合涂层.力学拉伸实验表明,所制备的纳米HA与MWCNTs的复合涂层可显著增强其与基底材料的结合力.体外细胞培养试验证明,电泳沉积制备的复合涂层具有良好的生物相容性.可望成为一种新的综合性能良好的硬组织生物材料.     

基于β-环糊精的金属有机骨架材料的合成研究

采用蒸汽扩散法制备了新型的具有生物相容性的金属有机骨架化合物(Na-β-CD-MOFs),利用X-射线单晶衍射仪对Na-β-CD-MOFs结构进行检测并解析,分析表明该晶体属于单斜晶体,P21空间群,分子式为C₄₂H₇₆O₄₂Na,a=14.713 3(13)×10-10 m,b=15.314 8(13) ×10-10 m,c=15.016 9(13)×10-10 m,β=117.797(3)°,α=γ=90.000°,V=2 993.31(50) ×10-10 m³。然后通过XRD、SEM、FT-IR、TG进行表征,表明Na-β-CD-MOFs中保留了环糊精骨架,具有多孔道三维网状结构。     

掺硅羟基磷灰石微球的微流控制备及其体外生物活性研究

可注射生物活性陶瓷不仅具有良好的生物相容性，而且能够促进成骨分化和血管生成。羟基磷灰石（Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, HA）是人骨的主要成分。采用微流控技术，成功制备出粒径480 μm的均一硅酸钙（CaSiO₃, CS）微球，并以其为前驱体，在磷酸三钠（Na₃PO₄）水溶液中进行24 h水热转化处理，得到具有纳米线结构的含硅羟基磷灰石微球（Si-nHA）。该纳米线直径约100～200 nm，长度约1～2 μm。Si-nHA微球比表面积为7.78 m²/g，远高于纯HA微球的比表面积（0.08 m²/g），高比表面积使得Si-nHA微球具有更加优异的蛋白负载和缓释性能。同时，Si-nHA微球释放的硅（Si）离子能显著促进大鼠骨髓间充质干细胞（rBMSCs）的增殖，以及相关成骨（OPN，OCN）和成血管基因（ANG-1）的表达。研究结果表明，Si-nHA微球在微创骨修复领域有良好的应用前景。     

氮化硼纤维填充聚乙烯醇导热复合材料的制备

以聚乙烯醇（PVA）为基体,选用六方氮化硼纤维（BN fiber）作为导热填料,通过溶液共混的方法制备导热复合材料。结合X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及导热测试结果,探究填料的微观形貌以及与基体的界面相容性对于提升复合材料导热性能的影响。结果表明：BN fiber对于提升复合材料的面内导热率有很好的效果,而且采用过氧化氢（H₂O₂）溶液进行表面改性,可以有效改善界面相容性;当经过1 400℃热处理再经过表面改性的BN fiber（BN fiber-1400-H₂O₂）的填充量为5%（质量分数）时,复合材料的面内导热率达到了1.32 W·m^-1·K^-1,为纯PVA体系的629%,相比于表面改性前提升了60%。     

α-氮化硅对硅磷酸钙生物陶瓷力学强度和生物活性的影响

理想的骨再生材料需要具有良好的生物活性和力学强度.前期的研究表明硅磷酸钙（Ca₅（PO₄）₂SiO₄，CPS）陶瓷具有良好的生物活性，可诱导骨髓基质干细胞的成骨分化，并在体内可促进新骨的形成.研究了α-氮化硅（α-Si₃N₄）对CPS生物陶瓷显微结构、抗弯强度、体外磷灰石形成能力及细胞相容性的影响.结果表明：α-Si₃N₄的添加可在一定程度上提高CPS生物陶瓷的抗弯强度，当其质量分数为1.5%时，Si₃N₄-CPS陶瓷的抗弯强度为相同温度下纯CPS陶瓷的1.2倍.模拟体液浸泡实验表明：Si₃N₄-CPS生物陶瓷均具有良好的磷灰石形成能力.CCK-8细胞相容性实验结果表明：Si₃N₄-CPS生物陶瓷无明显细胞毒性，展示出良好的生物相容性.     

Al-TiO2负载及Fenton协同催化降解苯酚废水

将Al-TiO₂光催化剂负载于金属钛板表面,以苯酚为目标污染物,考察负载后光催化剂的活性及持久耐用性. 采用与Fenton技术联用补偿光催化剂负载后活性的降低,探讨负载的Al-TiO₂2与Fenton联用的效果及影响因素. 结果表明： 负载于金属钛板的Al-TiO₂活性有所降低,但持久耐用;Al-TiO₂与Fenton联用,在1h内苯酚和COD的去除效率分别从29.88%和23.65%提高至95.86%和93.89%,分别提高了65.98%和70.24%;协同体系中H2O₂投加量0.2mL·L^-1,Fe²⁺浓度0.6mmol·L^-1,改性纳米TiO₂光催化剂固定量0.36g,反应初始pH为4,同时光源达300W时苯酚1h内能完全降解.     

弥散铜复合材料的性能分析与动态再结晶研究

采用真空热压烧结的方法制备了复合材料Cu-Al₂O₃,并在GLeeble-1500D热模拟机上对其进行高温压缩试验,研究了在变形温度为650~950℃,变形速率为0.01~5 s^-1,最大真应变为0.7条件下的流变应力行为.结果表明：纳米级的弥散粒子和间距能在变形时作为位错源增加基体的位错密度,对位错和晶界运动起到阻碍作用,从而提高其综合力学性能.在试验变形条件下,复合材料Cu-Al₂O₃均表现出典型的动态再结晶特征,即随着峰值应力逐渐减小,在晶界交叉处出现再结晶晶粒,并逐渐增多,复合材料高温变形的主要软化机制为动态再结晶.     

钛合金/HA涂层新型医用复合材料的制备及研究现状

钛合金/HA涂层材料是一种新型的生物医用复合材料,HA涂层与钛合金基体间的结合强度是影响该材料长期应用效果的重要因素;对其生物相容性的研究,是该复合材料能广泛应用于临床的关键.对此从制备技术、涂层与基体间的结合强度和材料的生物相容性三方面研究了该材料的现状.并指出对医用钛合金/HA涂层复合材料的研究,不仅应从制备工艺出发,探索出能制备涂层与基体间具有足够结合强度、符合临床应用、具有长期应用价值植入材料的制备技术,而且还应加强植入物生物相容性的基础理论研究,确切理解材料表面性能影响生物相容性的原理.通过合适的工艺参数提高钛合金/HA复合材料的生物相容性与生物活性,为该材料在临床中的广泛应用打下坚实的基础.     

钛基/涂层型羟基磷灰石功能梯度生物材料研究进展

钛及钛合金是常用的医用生物材料,虽具有良好的生物相容性,但缺乏骨诱导能力,而羟基磷灰石(HA)有良好的生物活性能诱导骨生长,钛基/涂层型HA功能梯度生物材料(FGM)为解决二者的结合提供了新的思路.钛基/涂层型HA FGM其设计主要分为组成成分的梯度设计与孔隙梯度变化2种,通过基体与涂层表面之间形成逐渐过渡的功能梯度,能显著提高材料的机械强度和生物骨诱导能力.概述其设计、制备及性能评价等最新研究,为临床运用提供参考.     

羟基磷灰石涂层的骨结合行为

使用等离子喷涂技术，在钛合金表面制备了羟基磷灰石涂层。采用动物实验的方法，研究羟基磷灰石涂层的生物相容性。生物力学实验结果表明，使用羟基磷灰石涂层，可以显著提高骨组织与种植体的界面结合强度。扫描电镜观察显示，羟基磷灰石涂层与骨组织形成骨性结合，而钛合金种植体与骨组织之间存在纤维组织结构。两种不同的界面结构，是导致种植体与骨组织结构强度差异的主要原因。     

3D printed titanium scaffolds with ordered TiO2 nanotubular surface and mesoporous bioactive glass for bone repair

Titanium alloy scaffolds have recently gained substantial interest for the treatment of critical-size bone defect, particularly along with the maturity of the 3D printing technology that is capable of turning scaffold design ideas into real implants. As titanium alloys lack surface osteogenic activity, for improved biological performance of such scaffolds, surface modification is necessary. Various coating materials and coating methods have been explored. In this study, we developed a unique surface modification method to provide the surface of 3D printed titanium scaffolds with nano-sized structure and bioactive agent. Uniform, ordered TiO₂ nanotube arrays were formed by applying two-step anodization, and then mesoporous bioactive glass (MBG) was loaded into nanotubes. The results of in vitro immersion testing showed that bioactive ions, i.e., Si and Ca ions, could be steadily and continuously released from MBG into basal medium. The assessment of the responses of hBMSCs confirmed that the surface-modified scaffolds supported the adhesion and proliferation of hBMSCs, indicating good surface cytocompatibility. The developed method of combining surface nanostructure and bioactive agent could be used as a new strategy to improve the osteogenic activity of 3D printed titanium alloy scaffolds.     

负载纳米TiO2的纯棉抗菌织物

在室温条件下采用射频磁控溅射方法,在纯棉机织物表面沉积TiO2功能纳米结构层.利用原子力显微镜和X射线衍射仪分别分析其表面形貌和晶态结构,同时对负载纳米TiO2织物的抗菌性和耐洗性进行了初步研究.实验表明,在拟定的溅射工艺条件下,纯棉机织物表面沉积了晶粒较为均匀、粒径较小的锐钛矿型纳米TiO2功能结构层,这一功能层使负载织物呈现出优良的抗菌性能;同时负载织物具有良好的耐洗性,经30次洗涤后,其抗菌性能仍保持在很高的水平.     

沉积温度对纯钛表面制备Cu掺杂羟基磷灰石涂层的影响

在钛和钛合金表面制备羟基磷灰石（hydroxyapatite, HAp）涂层能够显著提升其生物活性。HAp中进一步掺杂Cu，可以获得抗菌效果，有效避免术后感染。为研究温度对纯钛表面制备Cu掺杂羟基磷灰石（CuHAp）涂层形貌的影响，采用电化学沉积的方法，在不同温度下制备CuHAp涂层。采用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱仪、X射线衍射仪对涂层的表面形貌、元素含量和物相组成进行表征。结果表明：随着沉积温度的升高，沉积过程中的电流密度也随之增大。沉积温度由25 ℃升高至45 ℃，会加快CuHAp涂层致密均匀的生长；但温度升高到55 ℃时，CuHAp涂层变得疏松，并且出现裂纹。沉积温度低于45 ℃时，Ca+Cu与P的物质的量比小于1.67，有利于骨生长。适当提高沉积温度，可以得到均匀致密的CuHAp涂层。     

水性抗菌耐污氟碳涂料的研究

以水性氟碳涂料为基础涂料,添加nano-TiO2/Ag复合型抗菌剂,在金属表面获得了一种抗菌、耐污涂层。详细地研究了复合抗菌剂用量对涂层杀菌率、接触角、耐污性能的影响,确定抗菌剂的含量为3%时,涂层具有良好的耐污、抗菌综合性能。通过对涂层表面形貌的微观表征,证实添加抗菌剂后,涂层表面均匀分布了一层纳米颗粒,使得涂层具有良好的耐污、抗菌性能。通过性能检测,表明制备的水性抗菌、耐污氟碳涂料,具有良好的理化性能,可以用于金属表面的装饰和防护。     

选区激光熔化TC4生物腐蚀和生物相容性分析

选区激光熔化(SLM)为降低TC4钛合金医用植入体的弹性模量、减小应力屏蔽效应提供了一种有效的解决方案,但这种材料在投入实际应用前尚需有充分的生物安全性评价。采用SLM技术制备出致密度为99.5%的TC4合金,通过电化学实验、溶血实验和细胞毒性实验测试了SLM成形TC4的生物腐蚀性能和生物相容性,并与传统铸轧工艺制备的合金进行了对比。实验结果表明:前者相比于后者有着更好的耐蚀性能,并且SLM成形TC4还具有优良的生物相容性,在生物医用植入物方面展现出很好的应用前景。     

热浸Zn-Ti合金镀层的显微组织与耐蚀性能

为了抑制热镀锌过程中因含硅活性钢引起的镀层超厚生长,本文采用在纯锌浴中加Ti的方法,研究了0.09%Si钢在含低于0.1%Ti的几种锌浴中热浸镀获得的组织,并采用盐雾腐蚀,电化学极化以及X射线光电子能谱等方法,研究了Zn和Zn-Ti镀层的耐蚀性能。结果表明,随着锌浴中Ti含量的增加,Ti对ζ相生长的抑制作用增强,合金层厚度逐渐减薄,Ti能有效地抑制含硅活性钢镀层的超厚生长。当Ti含量大于0.05%时,镀层中出现Γ2粒子。Zn-Ti合金镀层在5%NaCl溶液中发生自发腐蚀的倾向小于Zn镀层,其极化电阻增大,腐蚀电流密度减小,耐蚀性能提高。Zn-Ti镀层表面形成的氧化膜由ZnO 和TiO2组成。锌钛合金镀层的耐腐蚀性能优于纯锌镀层是由于在镀层表面形成了更加稳定的TiO2膜。     

具有介孔结构的锐钛矿型C,Co-MTiO2抗菌性能研究

为了开发不需要人造光源激发,只需要微弱室内光线且改性离子不易泄漏的新型无机抗菌材料,以钛酸异丙酯为钛源,表面活性剂十二胺为模板剂,通过水热合成和超声波联用技术,合成了非金属元素C和金属元素Co共掺杂的具有介孔结构的锐钛矿型二氧化钛(C,Co-MTiO2).用N2等温吸附-解吸附、X-射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和X-射线光电子能谱(XPS)对材料进行了表征,结果表明,该材料为热稳定性好,比表面积高,具有较大介孔孔径的锐钛矿型TiO2.在无人造光源激发的室内环境中,进行了材料的抗菌性能以及细菌吸附研究,结果表明这种材料在该环境中对大肠杆菌(E.colli)有很好的抑制作用和吸附作用,比Co-MTiO2的抑菌活性提高了20%,具有很好的应用前景.