基于AFM的钛合金表面红细胞力学性能

从微摩擦的角度研究血液的吸附机理,建立血细胞黏附力模型,利用CSPM5000型原子力显微镜(AFM)观察钛合金表面及吸附在其基底上的红细胞表面的二维和三维形貌,从材料的表面特征出发,研究不同红细胞压积HCT的血液在不同粗糙度的钛合金表面的接触角、黏附功的变化规律,以及材料表面性能对血液的润湿性、润滑性能和相容性的影响规律.结果表明:随着血液HCT的增加,血液对钛合金表面的接触角上升,润滑性能提高;随着合金表面粗糙度值的增加,其黏附功呈均匀上升,接触角下降;钛合金表面的亲水性越好,其表面血液润滑性能越好.研究结果为改进血液润滑效果、提高润滑效率、减少血细胞受损提供基础和依据.     

影响MG-63细胞黏附和蛋白质吸附的PDMS表面处理

为了将聚二甲基硅氧烷(PDMS)用作空间微流控细胞培养芯片的结构材料,需要克服其自身不利于细胞黏附以及容易吸附蛋白质的缺陷,故必须通过简单可靠的表面处理方法改变PDMS的表面特性.为此,以航天医学生物学研究中常用人骨肉瘤细胞MG-63的黏附和细胞培养液中常见蛋白质牛血清白蛋白(BSA)的吸附为衡量指标,比较了4种PDMS表面处理方法的效果,并初步研究了PDMS表面浸润性及形貌与MG-63黏附/BSA吸附之间的关系.4种方法分别为在PDMS表面自聚合聚多巴胺(PDA-PDMS)、涂覆聚赖氨酸(PLL-PDMS)、包被胶原蛋白Ⅰ型(COL-PDMS)和氧等离子体处理(ox-PDMS).用倒置荧光显微镜观察细胞黏附和铺展,并用Cell Titer 96#174;AQueous单溶液细胞增殖检测试剂盒(MTS)检测培养1~4,d的MG-63活细胞活性;检测了吸附异硫氰酸荧光素标记牛血清白蛋白(FTIC-BSA)后的PDMS表面荧光强度;测量了处理前后PDMS表面接触角及表面形貌.结果表明:PDAPDMS和ox-PDMS变得亲水且较粗糙,而PLL-PDMS、COL-PDMS和未处理PDMS疏水且较平滑;MG-63经4种方法处理后,PDMS表面均能较好地黏附和聚二甲基硅氧烷铺展,但在亲水表面黏附更持久;BSA在亲水表面的吸附明显少于憎水表面.     

基于胆固醇改性壳聚糖材料的蛋白吸附及细胞相容性评价

目的:提高壳聚糖作为生物材料对细胞的主动响应能力.方法:利用胆固醇对壳聚糖进行仿生修饰.通过QCM-D技术考察了壳聚糖改性前后对于白蛋白吸附行为的变化,AFM技术考察了壳聚糖及其衍生物吸附白蛋白前后的膜表面形貌变化;成纤维细胞3T3评价了细胞在不同材料表面的增殖及形态.结果:经胆固醇修饰后的壳聚糖膜表面蛋白吸附能力有显著提升,改性程度越高,白蛋白的吸附能力越强.吸附蛋白前胆固醇-g-壳聚糖膜表面粗糙度随着改性程度增大而升高,而后下降.吸附蛋白后,膜表面粗糙度反而下降,但高改性程度的膜表面却升高.结论:细胞实验结果表明,胆固醇改性后的壳聚糖衍生物具有较好的细胞相容性,且改性后的胆固醇-g-壳聚糖材料在不同程度上具有促进细胞黏附与增殖的能力.     

化学镀银过程硅表面催化性质对镀膜成核的研究

在单晶硅表面用化学镀的方法制备了纳米级的银催化晶籽层,利用开路电位时间曲线(OCP-T)的变化情况监测了硅表面银晶籽的生长过程.研究表明在有Ag 离子存在的溶液中加入HF后的瞬间,银晶籽即在硅表面形成,且在5 s内完全达到覆盖.用OCP-T对刻蚀硅片与银晶籽活化后的硅片在化学镀溶液中的成核情况进行了研究,并结合原子力显微镜与傅立叶红外反射对活化前后的表面经化学镀覆银的情况进行了对比,结果表明用银晶籽层活化的硅片表面具有良好的催化活性,在其上经化学镀银后所得到的薄膜表面平滑度高、致密性好.     

面向心血管应用的电子束蒸发氧化钛薄膜的特性——润湿性与血液相容性

用电子束蒸发的方法在钛盘上沉积氧化钛薄膜以检验其在心血管支架方面的应用.用接触角仪测定水滴在所制备氧化钛薄膜表面的接触角,随着沉积过程中氧气流量的增加,薄膜的接触角不断降低,经过热处理后薄膜的亲水性得到了增强.通过观察猪主动脉平滑肌细胞(PASMC)在样品表面的生长行为,研究薄膜的结构与细胞活性的关系.结果表明,覆有薄膜的钛盘具有更好的生物相容性,而沉积后的热处理能够进一步改善氧化钛薄膜的生物相容性.通过观察血小板的吸附行为研究薄膜的血液相容性,发现在所制备的氧化钛薄膜上吸附了极少的血小板.研究结果表明,用电子束蒸发制备的氧化钛薄膜能够用于心血管支架的表面改性.     

原子力显微镜研究聚四氟乙烯纳米粒子对瑞氏木霉疏水蛋白HFBII的吸附

利用离子束溅射镀膜技术将聚四氟乙烯(Teflon)纳米粒子沉积到石英基板,将基板置于50 μg/mL的瑞氏木霉疏水蛋白HFBII溶液中浸泡,通过原子力显微镜直接观察和水接触角测试仪测试基板表面水接触角的变化,研究了HFBII在Teflon纳米粒子表面的吸附行为.结果表明Teflon纳米粒子能够对HFBII产生吸附且对其生长有很强的异相成核作用,同时用超声波方法对Teflon纳米粒子上的HFBII进行脱附,并通过原子力显微镜图像进行了分析.     

辉光放电空气等离子体改性聚砜膜的研究

为了研究空气中等离子体改性对聚砜(PSF)超滤膜性能的影响,通过辉光放电空气等离子体对聚砜膜进行表面改性,采用亲水接触角法评价了改性条件对聚砜膜表面性质的影响规律.采用牛血清蛋白溶液作为类蛋白污染物进行试验,评价了改性前后聚砜膜的渗透性、污染率、恢复率等性能.结果表明,聚砜膜表面经等离子体处理后,表面润湿性发生变化,在最佳表面改性条件(放电功率8W,放电时间30s)下,膜表面的水接触角从69°下降到20°.改性后的聚砜膜渗透性能提高,抗污染性能得到了明显改善.     

光接枝技术构筑仿细胞外层膜两性离子表面

采用硅烷化反应将叔胺氢给体偶联到羟基化盖玻片表面,在含二苯甲酮(BP)光敏剂的2-甲基丙烯酰乙氧基磷酰胆碱(MPC)单体溶液中进行光接枝聚合。用X射线光电子能谱(XPS)对改性表面的化学结构进行表征,接触角对改性表面亲/疏水性能进行测定,蛋白质吸附和血小板黏附评价其抗生物污染性能。结果发现,与未改性表面相比,经含叔胺的硅烷化试剂处理后,基材表面形成了一层胺基化有机无机杂化过渡层;光接枝PMPC后表面于400.2 eV处和131.6 eV处分别出现了N峰和P峰,相对含量分别为4.47%和4.80%,且表面Si2p相对含量显著降低,同时,光接枝各步反应表面接触角变化可间接表明材料表面成功接枝PMPC聚合物。所得两性离子表面蛋白质吸附量降低了91.3%~92.4%,基本不发生血小板黏附。硅烷偶联剂的应用不仅能够提供表面接枝反应所需的自由基源,而且还可增强两性离子聚合物刷涂层与基材表面的黏结强度,对进一步研究涂层稳定性与血液相容性之间的关系奠定了基础。     

羟基磷灰石涂层修饰钛表面的蛋白质吸附及其对成骨细胞黏附和分化的作用(英文)

通过等离子体喷涂的方法在纯钛表面修饰羟基磷灰石涂层,可有效促进成骨分化并加速骨再生.生物材料表面的蛋白质吸附对后续细胞行为起着至关重要的作用,然而材料表面性能-蛋白质黏附-细胞行为之间的内在关系仍有待研究和阐明.本文检测了羟基磷灰石涂层(HA-Ti)和纯钛表面(Ti)吸附蛋白质层的性质,研究了蛋白质层对两种材料表面细胞黏附状态、死活细胞数和成骨分化的影响.相比Ti表面,HA-Ti表面纤维黏连蛋白(Fn)和血清蛋白吸附量较少,成骨细胞和干细胞黏附数量少;但HA-Ti表面对人成骨细胞BMP-2的吸附量稍大,诱导成骨分化明显.这说明HA涂层表面对蛋白质吸附性能的差异会导致细胞响应的不同,进而影响其生物学功能.     

内皮细胞细胞外基质改性钛表面内皮细胞和血小板的生长行为

实验结合碱活化和钛表面原位构建人脐静脉内皮细胞(HUVECs)细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的方法制备细胞外基质改性的粗糙钛片(Ti-OH-ECM),然后比较粗糙钛(Ti-OH)表面和光滑钛(Ti,对照组)表面构建ECM前后的表面形貌、亲疏水性变化、官能团表征、细胞相容性和血液相容性。结果表明,ECM在钛表面构建成功,粗糙钛表面接触角降低至9°,ECM改性后,粗糙钛片的接触角有显著的增高,具有统计学意义(P0.01);并且ECM在粗糙钛表面沉积的量显著大于对照组表面(P0.01);1 d和3 d的细胞荧光染色结果表明,粗糙钛表面抑制内皮细胞黏附,但是ECM改性后的粗糙钛表面内皮细胞黏附数量高于对照组改性后的表面,并且具有统计学意义(P0.05);与粗糙钛表面比较,ECM改性后的粗糙钛促进平滑肌细胞粘附及增殖;另外,2 h的血小板黏附结果表明,与对照组相比,粗糙钛的血小板黏附数量显著减少(P0.01),ECM改性后的粗糙钛表面进一步抑制血小板黏附及激活(P0.05)。因此,细胞外基质改性的碱活化钛为生物医疗器械提供了一定的研究基础。     

表面修饰硅凝胶人工晶状体表面特性检测

采用低温等离子体联合离子束技术对硅凝胶人工晶状体表面进行碳，钛材料修饰，对表面装饰的人工晶状体进行表面特性的检测，分析结果显示，经碳，钛表面修饰的硅凝胶人工晶状体其分辨率和表面形态没有改变，表面修饰的人工晶状体增加了对紫外光的吸收，表面的亲水性增加，未修饰，碳修饰人工晶状体表面化学成分由碳，氧，硅元素组成，钛修饰人工晶太体表面由碳，氧，硅，钛元素组成，碳，钛修饰的硅凝胶人工晶状体的表面特性得到改善。     

界面氢键结合的天然橡胶/改性气相法白炭黑纳米复合材料

用间苯二酚与六亚甲基四胺络合物（RH）对气相法白炭黑进行表面改性,通过混炼和硫化制备了天然橡胶/改性气相法白炭黑（NR/M-silica）纳米复合材料,并通过力学性能测试、交联密度测定、透射电镜、差示扫描量热法、红外光谱和X射线光电子能谱等手段研究了纳米复合材料的结构和性能．结果表明：M-silica对NR硫化胶的补强效果显著优于未改性的气相法白炭黑,当M－silica用量为4～10份时,硫化胶的力学性能最佳;M-silica在橡胶基体中分散良好,硫化胶的交联密度和玻璃化温度提高;在改性剂RH作用下,白炭黑的Si-O键和硅羟基的红外光谱特征吸收峰发生明显的蓝移,且O原子的结合能发生明显的变化,表明白炭黑表面的硅羟基与RH受热后形成的间苯二酚甲醛树脂中的酚羟基之间形成了明显的氢键作用．在上述研究的基础上讨论了RH改性气相法白炭黑补强天然橡胶的机理．     

富硅钒尾矿热活化及改性制备绿色环保“一体化”地聚合物

本研究的目的是通过热活化和改性的方式，将富硅钒尾矿制备成地聚合物前驱体。在热活化阶段，钒尾矿和氢氧化钠均匀混合后在高温下煅烧。掺入偏高岭土来调节热活化后钒尾矿的硅铝比例，并得到地聚合物前驱体。结合TG-DSC，SEM，XRD以及活化钒尾矿浸出试验结果发现，在热活化过程中，钒尾矿首先被氢氧化钠腐蚀，然后在颗粒表面形成硅酸钠。热活化后的钒尾矿在加水后，钒尾矿颗粒表面的硅酸钠层溶解，释放出硅组分并形成碱性的溶液环境。偏高岭土能够在碱性环境中溶解释放出铝组分，并与先前释放的硅组分发生地质聚合反应。残余未反应的颗粒通过地质聚合过程中产生的凝胶连接，从而紧密的粘结在一起，随后养护硬化成具有优异机械性能的地聚合物产品。本研究能够提高了地聚合物技术在大规模工业现场应用的可行性，能够促进钒尾矿及其他富硅的固体废物的综合利用。     

二氧化硅材料的表面润湿性改性研究

本工作中,我们采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、钛酸酯偶联剂Tc-114、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)、十八烷基三氯硅烷(OTS)对氧化硅材料进行表面改性,研究了不同改性剂及其用量对氧化硅材料表面润湿性的影响。表面润湿性采用水滴在表面的接触角(CA)来评价。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪对氧化硅材料表面改性的性能进行了表征,结果表明,几种改性剂均能与氧化硅表面的羟基发生反应,成功改性得到不同表面润湿性的氧化硅材料,润湿性从亲水到疏水可控,提高了氧化硅材料应用范围.     

Heck偶联反应在有机单分子膜上的应用

利用Heck偶联反应成功地改变了自组装单分子有机薄膜的化学结构以及末端基团,薄膜末端的碘苯基团与对卤苯乙烯在标准的Heck反应条件下成功发生了偶联反应.这些薄膜经过了接触角、膜厚以及X射线光电子能谱的详细表征.这种表面修饰的方法有效地改变有机薄膜的表面化学.     

成骨细胞在纳米材料表面上粘附特性

在利用静电自组装技术制备的具备不同纳米形貌的S iO2纳米粒子薄膜及空白试片上,进行了SD大鼠成骨细胞的粘附特性考评实验,并对比了成骨细胞分别在纳米粒子基片和空白试片上的粘附数、细胞活性及形态的差异.实验结果表明:利用静电自组装技术获得的纳米结构表面对细胞的粘附特性确实存在良性影响;在所采用的3个纳米尺度下,细胞粘附数随纳米尺度的增加而增加,M TT检测结果表明细胞活性也随之增加.     

等离子体引发聚乙烯表面肝素化及其生物相容性

目的 研究等离子体引发低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）表面肝素化以及肝素化ＬＤＰＥ表面抗凝血性和组织相容性。方法 利用等离子体引发技术在ＬＤＰＥ膜表面接枝聚乙二醇（ＰＥＧ）和肝素,用体外凝血时间及细胞生长试验考察改性ＬＤＰＥ表面的生物相容性。     

HDPE／硅油自润滑光缆保护套的研制（I）

采用固相接枝技术,以硅油对HDPE进行润滑改性,用红外光谱对接枝物进行了表征。研究了硅油用量、引发剂用量、反应温度、反应时间对产物熔体流动速率及性能的影响,确定了制作光纤保护套管专用料的配比。     

利用椭圆偏振光谱法研究硅片上DNA分子杂交

将单晶硅片硅烷化后，用戊二醛做醛基修饰，将5′端氨基修饰寡核苷酸探针片段通过醛－氨共价键结合在硅片上，然后用椭圆偏振光谱法对探针和不同序列样品的杂交反应进行了研究。结果表明该方法能在不对样品进行荧光标记的情况下直接研究杂交反应的效率，从而得知样品的序列信息。     

硅表面上电荷分布的晶向关系

本文分别用Si_(16)H_(21)模拟Si(113),Si_(35)H_(30)模拟Si(112)高密勒指数表面,用Si_(37)H_(39)模拟Si(111)及Si_(19)H_(18)模拟Si(100)表面.通过SCF-LCAC-CNDO理论计算,研究了各种表面上的净电荷分布.发现,各种表面上存在不同程度且不同分布的净电荷,表面原子sp~3轨道中的电荷做了重新分布,净电荷较多地局域在悬键方向上.表面上台阶的存在强烈地影响着表面净电荷转移的性质.此现象在Si(112)面上尤其突出.本文据此解释了不同晶面上附加表面电偶极子及态密度等实验结果.