可吸收生物玻璃陶瓷/聚己内酯复合接骨板的制备工艺及力学性能

针对生物陶瓷存在脆性高、韧性差无法满足接骨板所需的力学性能的问题,提出采用光固化陶瓷成形技术结合聚合物渗透法,在多孔陶瓷中渗透聚己内酯,制备出集强度韧性和生物相容性于一体的可吸收陶瓷/聚己内酯复合结构。对不同烧结保温时间下多孔陶瓷的微观孔隙分布进行了研究,探讨了不同渗透时间对可吸收玻璃陶瓷/聚己内酯复合材料微观结构和力学性能的影响,分析了多孔陶瓷在渗透聚己内酯前后和不同渗透时长两种情况下的增强增韧机理,并利用所提出的方法制备玻璃陶瓷/聚己内酯复合接骨板。实验结果表明:当多孔陶瓷微观孔隙较多时,利于后期渗透工艺;渗透聚己内酯可大大改善复合材料的力学性能,在应力屏蔽和缺陷修复两种机制综合作用下复合材料的抗压强度和抗弯强度显著增加,其韧性也因聚己内酯固有韧性和裂纹桥接机制有所提升。根据该工艺研究,当烧结保温时间为120min、渗透时间为240min时,复合材料的力学性能最佳,强度和韧性达到最佳,为可吸收接骨板提供了一种可行性方案。     

PRGD／PDLLA／β-TCP／NGF复合神经导管的制备及其体外降解性能

将聚合物-RGD多肽接枝聚(乳酸-羟基乙酸L-赖氨酸,PRGD)与聚(D,L-乳酸,PDLLA)、β-磷酸三钙(β-TCP)、神经生长因子(NGF)复合制备的新型PRGD/PDLLA/β-TCP/NGF复合导管材料在37℃的磷酸缓冲溶液中进行降解试验,研究支架材料在体外降解过程中相对分子质量、质量、降解介质pH值、微观形貌的变化及NGF的释放规律.研究结果表明:NGF的释放量在30 d内可以达到诱导神经组织的功能;加入β-TCP,可以部分中和聚乳酸和PRGD降解产物的酸性,有效调节降解介质的pH值,使其维持在中性. 加入PRGD和NGF可促进复合膜的降解,PRGD/PDLLA/β-TCP/NGF复合材料比聚乳酸具有更好的降解性能.     

多孔β—磷酸三钙骨修复材料的制备

提出制备β－磷酸三钙陶瓷粉末的新工艺,解决β－磷酸三钙湿法制备中长期存在的沉淀物固液难以分离的难题,通过对β－磷酸三钙生物陶瓷的成型条件和烧结条件的研究,建立制备多孔β－磷酸三钙生物陶瓷的适宜工艺,制得适用于修复松质骨缺损的β－磷酸三钙生物陶瓷。     

几种骨组织工程复合支架材料在模拟生理溶液中的生物矿化性能比较

采用生物活性玻璃(BG)、磷酸三钙(TCP)、羟基磷灰石(HA)等生物活性陶瓷与3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)复合,制备了性能良好的骨组织工程支架材料,分析了PHBV/BG,PHBV/TCP,PHBV/HA三种复合多孔支架在模拟生理溶液中的一系列化学反应,以及多孔材料在模拟生理溶液中浸泡后的成分、结构和微观形貌的变化.研究结果表明,三种复合支架材料在模拟生理溶液中发生了降解反应而失重;PHBV/BG和PHBV/TCP在模拟生理溶液中还发生了生物矿化反应,在表面形成矿化沉积层,为具有骨生物活性的结晶态类骨碳酸羟基磷灰石;而PHBV/HA在模拟生理溶液中没有明显的生物活性反应.     

溶胶凝胶法合成含镁磷酸三钙生物陶瓷涂层

用溶胶凝胶法在钛合金基体上经600℃烧结合成了含镁β-磷酸三钙生物陶瓷涂层.试验结果表明,CO32-被合成于磷酸三钙晶体结构之中,形成了B型替换,即CO32-部分替换了PO43-在晶体结构中的位置;模拟体液中,这种涂层的表面可以形成明显的新生类骨层,显示出很好的生物活性,有望在医疗实践中作为人工骨质材料得到广泛应用.     

多孔硅酸钙/明胶复合支架制备工艺及力学性能研究

针对可控复杂孔隙结构的多孔生物陶瓷支架难以通过传统方法制备、强度低、脆性大等问题,提出了一种将光固化工艺和渗透明胶工艺相结合的方法,制备了具有优异力学性能的多孔硅酸钙/明胶复合支架。通过扫描电子显微镜研究了不同明胶质量浓度复合支架的微观结构,探讨了明胶溶液质量浓度对多孔硅酸钙/明胶复合支架Z向和X-Y向力学性能的影响规律。结果表明:渗透明胶后,明胶填充了支架的部分微观孔隙并涂覆在支架表面。当明胶质量分数为5%和7.5%时,试样宏观孔隙连通性较好,强度和韧性得到了明显提高。此质量浓度范围下复合支架仍存在各向异性,在Z向的压缩强度提高了0.63～1.67倍,最高达到5.91MPa,应力能密度提高了0.84～1.77倍,最高达到530×104 J/m~3;X-Y向的压缩强度提高了1.56～2.07倍,最高达到10.01MPa,应力能密度提高了1.51～3.33倍,最高达到10.75×104 J/m~3。因此,明胶质量分数为5%～7.5%是制备多孔硅酸钙/明胶复合支架的合适浓度。     

磷酸钙生物陶瓷

磷酸钙生物陶瓷材料包括磷酸三钙（β－TCP）和羟基磷灰石（HA）,具有较好的生物相容性和生物活性,本文总结了磷酸钙生物陶瓷材料的制备方法和力学性能研究的最新进展,指出溶液沉淀法和溶胶凝胶法是目前优先使用的精细磷酸钙陶瓷粉末制备工艺,由于磷酸陶瓷的韧性较低,必须对它进行补强增韧,以扩大在临床中的应用范围。     

“微-纳”PCL纤维支架多级结构对巨噬细胞极化状态的调控

为探究纤维基材料的孔径和表面形貌对巨噬细胞极化表型的影响，结合静电纺丝技术和溶液诱导结晶法制备不同孔径的微-纳多级结构聚己内酯(polycaprolactone, PCL)纤维支架。通过微观形貌分析及水接触角、拉伸性能和生物性能测试分别评价支架的形貌、润湿性、力学性能及其调控的巨噬细胞极化表型。结果表明：大直径的纤维支架比小直径的纤维支架的孔径大、刚度低，更有利于巨噬细胞向M2型极化(抑炎表型)。相比光滑的纤维支架，具有串晶结构的大孔径纤维支架能够促进巨噬细胞分泌抑炎细胞因子IL-4,并减少促炎因子IL-6的分泌。     

静电纺丝法制备聚己内酯/石墨烯复合材料纳米纤维

利用静电纺丝方法制备了聚己内酯(PCL)/石墨烯复合纳米纤维,对电纺纳米纤维的表面微观形貌、热性能和力学性能等进行了表征,并研究了石墨烯的加入量、PCL浓度、电纺电压、接收距离等参数对复合纤维性能的影响.研究结果表明:当加入石墨烯质量分数为0.27%时,得到的电纺纳米纤维的力学性能提高最大,拉伸强度增加48.6%,杨氏模量增加66.0%;当PCL质量分数为11%,电纺电压为28kV,接收距离为35cm,电纺液流速为6mL/h时,电纺过程稳定,可以得到直径均匀的纳米纤维.     

聚ε-己内酯二醇预聚物的合成与表征

为提高生物可降解聚ε-己内酯/聚乙二醇聚氨酯的预聚物的性能,以辛酸亚锡为催化剂、乙二醇或聚乙二醇为引发剂,引发ε-己内酯开环聚合制备双端羟基聚ε-己内酯和聚ε-己内酯-聚乙二醇-聚ε-己内酯三嵌段共聚物,用作制备聚ε-己内酯/聚乙二醇聚氨酯的预聚物.采用FT-IR1、HNMR、DSC、GPC、XRD等对聚合产物的结构和性能进行分析表征确认.结果表明:通过改变单体与引发剂的比例可控制聚合物的相对分子质量;聚ε-己内酯均聚物随着其相对分子质量的增大,熔点小幅升高,结晶度从58%逐渐提高到72%;共聚物中,随着聚乙二醇相对分子质量的增加,熔点升高到69.3℃.通过引入聚乙二醇,预聚物呈现相分离结构,结晶度变高.     

PCL-PEG-PCL/PLA共混材料的制备与性能分析

为了拓宽聚乳酸(PLA)在生物医学领域的应用,使用少量钛酸异丙酯改性相对分子质量为2 000的聚乙二醇(PEG-2000)引发己内酯开环聚合得到相对分子质量为6 000的生物可降解三嵌段共聚物聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCEC),分别将PCEC、PEG-6000与PLA共混,考察其微观形貌、结晶性能、力学性能的区别。结果显示PCEC/PLA共混物的微观形貌是典型的"海岛"结构;在相同配比下,PCEC促进PLA结晶的能力要小于PEG-6000。当PCEC和PLA的质量比为15∶85时,PCEC/PLA共混物的断裂伸长率最佳,相同质量比下的PEG-6000/PLA共混物的断裂伸长率比PCEC/PLA共混物的断裂伸长率要高7%,而拉伸强度要低50%。     

温敏水凝胶/磷酸三钙生物复合材料的制备及其在小鼠体内的成骨研究

为制备温敏水凝胶/磷酸三钙生物复合材料,并检测其成骨相关性能,将温敏水凝胶在4℃下溶解,按24∶76比例加入磷酸三钙粉体,在27℃以上混合形成复合材料;通过扫描电子显微镜测试和力学性能手段对样品进行检测,然后将复合材料植入BALB/c小鼠大腿肌肉中,并设置羟基磷灰石和β-磷酸三钙对照组;术后12周,收获材料、固定、石蜡包埋、切片后进行组织学染色,观察新生骨组织的形成情况.结果显示:合成的生物复合材料均匀可控、形态规则;其具有一定不规则孔结构,孔径范围在100μm左右;术后12周,温敏水凝胶/磷酸三钙和β-磷酸三钙组均有大量新生骨组织形成,但其形成方式不同,其中β-磷酸三钙组中新骨面积百分数为(10. 47±1. 57)%,温敏水凝胶/磷酸三钙组中新骨面积百分数为(8. 30±1. 38)%,P 0. 05,两组没有明显的统计学差异;而羟基磷灰石组没有发现任何骨组织.结果表明,温敏水凝胶/磷酸三钙是一种可根据不同需要塑形成任意形状的生物复合材料,其在BALB/c小鼠体内的具有较强的骨诱导能力.     

复合明胶的透磷灰石骨水泥性质研究

采用生物相容性良好的可降解明胶材料与β-磷酸三钙(-βTCP)、磷酸二氢钙(MCPM)进行复合,制备出明胶/透磷灰石(DCPD)复合型骨水泥材料.扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),XRD法对骨水泥微观结构进行表征,研究了明胶/DCPD骨水泥固化时间、抗压强度的影响.结果表明:不同质量分数的明胶对骨水泥固化时间的影响不大;明胶显著提高了DCPD骨水泥的机械特性,复合7.5wt%明胶的骨水泥有较好的调和性,而且抗压强度较大;水泥成型后未养护比养护后的抗压强度大.     

可注射水凝胶的合成与表征

用富马酸聚乙醇酯(PEGF)与双丙烯酸聚乙醇酯(PEGDA)共聚合成了可注射水凝胶．探讨了引发剂量、温度、物质的量之比、单体浓度、复合β-磷酸三钙(β-TcP)对产物力学性能的影响．并用FTIR、SEM对产物进行了表征。     

具有抗凝功能的可交联四臂星形聚己内酯的合成及其电纺丝加工的初步研究

采用季戊四醇/辛酸亚锡引发体系通过开环聚合制备了四臂星形聚己内酯.将丙烯酰氯和肝素分别引入到四臂聚己内酯的端基上,以赋予材料可交联和抗凝性能.采用GPC、红外、核磁等表征了四臂星形聚己内酯的结构与性能.静态接触角和吸水率测试结果显示接枝肝素后聚己内酯的亲水性明显增强.采用紫外定量表征了肝素化聚己内酯表面的肝素含量,体外凝血时间的明显延长说明了肝素化后材料具有了抗凝性能.在添加适量光引发剂的情况下用紫外光对含有丙烯酰氯基团的肝素化聚己内酯进行了原位交联,力学测试表明光照后材料的拉伸强度明显提高.最后对材料通过静电纺丝技术成型管状支架作了初步研究,表明本文合成的抗凝可交联聚己内酯材料在血管组织工程领域具有良好的应用前景.     

α-硅酸钙和β-硅酸钙的体外体内降解性研究

研究α-CS和β-CS多孔硅酸钙生物陶瓷的体内、体外降解性能,并与β-磷酸三钙(β-TCP)多孔生物陶瓷比较.多孔生物陶瓷由添加造孔剂和高温烧结工艺制备得到.体外实验:将陶瓷样品在三羟甲基胺基甲烷-盐酸(Tris-HCl)缓冲溶液中浸泡1、3和7天后,通过测量材料的失重率来评价材料的降解性;体内实验:在新西兰大耳白兔股骨髁骨缺损处植入人工骨陶瓷,于术后第1周、4周、8周和12周收集标本,进行组织学观察并计算残余材料的面积百分比,分析材料的体内降解性能.体外降解性实验结果显示,三种材料的降解率β-CS>α-CS＞β-TCP.β-CS和α-CS间无统计学差异(P＞0.05),各时间点两种材料均与β-TCP有统计学差异(P＜0.05).体内降解性实验结果显示,三种材料随时间延长都表现出降解,降解率β-CS＞α-CS>β-TCP,但是统计学结果显示没有差异(P＞0.05).β-CS和α-CS多孔生物活性陶瓷的降解性均明显优于β-TCP多孔生物陶瓷.研究结果显示β-CS和α-CS多孔生物陶瓷均有望作为硬组织修复和骨组织工程支架材料使用.     

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.     

组织工程骨的成骨过程和组织学评价

用β-磷酸三钙/聚乳酸叠层复合支架和骨髓基质细胞复合后，修复青山羊胫骨段缺损，对修复效果通过X射线和组织切片进行了研究，发现复合支架成骨能力强，植入部位8周后愈合，12周后与正常骨结构一致，同时实验组在手术后两个月行走自如，显示了这种材料在骨组织工程领域的广阔应用前景。     

磷酸钙生物陶瓷骨诱导机制的研究进展

磷酸钙生物陶瓷主要包括羟基磷灰石、α/β-磷酸三钙和两者按不同比例组成的混合物.近年来,磷酸钙生物陶瓷已经被大量应用于医学临床上,其在牙科、整形外科和骨科等领域中都有重要的应用价值,而其骨诱导机制也是研究者们一直在探索的难题.对磷酸钙生物陶瓷骨诱导机制的研究进展进行系统全面地评价,并对其下一步的研究方向进行了讨论.     

具有抗凝功能的可交联四臂星形聚己内酯的合成及其电纺丝加工的研究

采用季戊四醇／辛酸亚锡引发体系通过开环聚合制备了四臂星形聚己内酯。将丙烯酰氯和肝素分别引入到四臂聚己内酯的端基上。以赋予材料可交联和抗凝性能。采用GPC、红外、核磁等表征了四臂星形聚己内酯的结构与性能。静态接触角和吸水率测试结果显示接枝肝素后聚己内酯的亲水性明显增强。采用紫外定量表征了肝素化聚己内酯表面的肝素含量。体外凝血时间的明显延长说明了肝素化后材料具有了抗凝性能。在添加适量光引发剂的情况下用紫外光对含有丙烯酰氯基团的肝素化聚己内酯进行了原位交联。力学测试表明光照后材料的拉伸强度明显提高。最后对材料通过静电纺丝技术成型管状支架作了初步研究。表明本文合成的抗凝可交联聚己内酯材料在血管组织工程领域具有良好的应用前景。