偶联剂改性对多孔生物材料的影响研究

改变偶联剂的用量对猪骨型羟基磷灰石(PBHA)进行改性,以真空冷冻干燥方法制备PBHA-壳聚糖(CS)-骨碎补(DR)多孔生物材料,测定抗压强度和孔隙率,采用扫描电镜分析材料的微观形貌,通过体外模拟研究其生物活性,研究偶联剂改性对材料的性能影响.结果表明:偶联剂KH-570用量为1.0wt%所制备的PBHA-CS-DR多孔生物材料,抗压强度为1.5MPa,孔隙率为79.2%,抗压强度和孔隙率相匹配.材料在模拟体液(SBF)浸泡后,表面均可形成类骨磷灰石,说明多孔材料具有较好的生物活性,改性并未影响材料的生物活性,材料在SBF浸泡过程中pH值稳定在6.78~7.50之间,说明所制备的材料在SBF中能稳定存在.     

EDTA自组装单分子层仿生诱导生长羟基磷灰石涂层

在钛基体表面自组装EDTA单分子层，经过CaCl2和Na2HPO4的预钙化处理，1．5倍模拟体液浸泡，仿生沉积得到羟基磷灰石涂层，并对其表面形貌、结构、组分和沉积机理进行分析．实验结果表明：模拟体液浸泡6d后即在钛基体表面得到均匀致密、球状的羟基磷灰石涂层．EDTA自组装、预钙化处理和1．5倍模拟体液提高了羟基磷灰石沉积的过饱和度，降低了形核能垒，促进了羟基磷灰石的生长．     

钛表面微弧氧化羟基磷灰石陶瓷膜的结构及其生物活性

采用微弧氧化技术(MAO),以纯钛(TA2)为基体,在醋酸钙和磷酸二氢钠电解液体系中,制备含羟基磷灰石(HA)的生物活性陶瓷膜,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)和红外光谱(FT-IR)对膜层进行表征,通过体外模拟体液浸泡实验检测膜层的生物活性.结果表明,纯钛经微弧氧化处理10min后,在其表面能生成一层含羟基磷灰石成分的多孔陶瓷膜,该膜层经模拟体液浸泡48h后,其表面覆盖一层含有CO2-3的羟基磷灰石(类骨磷灰石),即该陶瓷膜层具有良好的生物活性.     

钛表面微弧氧化羟基磷灰石陶瓷膜的结构及其生物活性

采用微弧氧化技术(MAO), 以纯钛(TA2)为基体, 在醋酸钙和磷酸二氢钠电解液体系中, 制备含羟基磷灰石(HA)的生物活性陶瓷膜, 并利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、 X射线[KG*8]能谱(EDS)和红外光谱(FT IR)对膜层进行表征, 通过体外模拟体液浸泡实验检测膜层的生物活性. 结果表明, 纯钛经微弧氧化处理10 min后, 在其表面能生成一层含羟基磷灰石成分的多孔陶瓷膜, 该膜层经模拟体液浸泡48 h后, 其表面覆盖一层含有CO^2-₃的羟基磷灰石（类骨磷灰石）, 即该陶瓷膜层具有良好的生物活性.     

在静态和动态下等离子喷涂涂层在模拟体液(SBF)中形成类骨磷灰石的比较研究

等离子喷涂涂层经两种工艺处理后,得到结晶度相近而组成和晶粒大小不同的涂层.采用静态和动态两种方式,将涂层浸泡在模拟体液(SBF)溶液中,考察其对形成类骨磷灰石层的影响.静态系统是相对封闭系统,涂层经溶解 沉淀平衡后,在涂层表面形成新的生物矿化层,呈颗粒状分布在涂层表面,没有生长取向.动态系统是敞开的,SBF以2mL/100mL·min的速度进行交换,类骨磷灰石易在涂层颗粒间隙处生长,并表现出强烈的取向———沿c轴生长.120℃下水汽处理的样品,类骨磷灰石呈针状的发射型生长;650℃真空处理的样品,类骨磷灰石呈片袋状生长.     

生物玻璃涂层的体外模拟研究

采用亚音速火焰喷涂方法,在钛合金表面喷涂生物玻璃涂层,经后处理后进行体外模拟浸泡实验,测定重量和pH变化,通过SEM观察其在模拟体液中浸泡不同天数的表面形貌,分析涂层在浸泡过程中的变化和生物活性机理.试验表明:生物玻璃在模拟体液中浸泡不同时间后出现重量先减少然后增加的现象.在涂层表面形成新的生物活性涂层,成分可能为类骨磷灰石.     

硅酸盐水泥在模拟体液中降解和矿化性能

为了检测硅酸盐水泥(PC)在模拟体液(SBF)中降解和生物矿化性能,将硅酸盐水泥样品分别浸泡于模拟体液3,7及14 d后,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)及扫描电镜(SEM)等方法研究其生物矿化性能;并同时检测其失重率及模拟体液浸泡液的pH值变化情况.研究结果发现:随着浸泡时间的增长,硅酸盐水泥的质量增加;模拟体液在浸泡前3 d碱性较强,随后其pH值逐渐降低.X射线衍射、红外光谱图谱及扫描电镜图像表明:硅酸盐水泥浸泡3 d后,在其表面有碳酸钙生成;浸泡7 d后,其表面有碳酸羟基磷灰石生成.因此,硅酸盐水泥具有良好的生物矿化能力.     

具有钛框架增强结构的人工骨的降解规律

为了解决磷酸钙骨水泥(CPC)复合骨形态发生蛋白(BMP)植入体强度低的缺陷，提出一种钛框架／CPC／BMP复合结构的人工骨，并通过长达半年的动物实验及后续分析研究其降解规律，得出了这种植入体降解的动力学模型．研究表明：在植入动物体内后，CPC的孔隙率按对数规律递增，靠近植入体表面的孔隙     

缓慢成孔型磷酸钙复合材料的性能研究

目的制备并检测CPC—PLGA复合物,为骨组织工程研究提供新的支架材料．方法制备CPC—PLGA复合物,筛选最佳配比并检测其性能;将人骨髓间充质干细胞种植于CPC—PLGA复合物上并体外培养,然后进行扫描电镜观察．结果CPC-30％vol％PLGA力学性能最好,抗压强度40．5MPa,弹性模量13．8Gpa;模拟体液下降解6周材料形成100～300μm相互连通孔隙;骨髓间充质干细胞在支架材料表面生长良好,并通过降解产生的孔洞内材料深部长人．结论CPC—PLGA复合支架材料具有优良特性,适于骨组织工程支架．     

具有钛框架增强结构人工骨的降解规律

为了解决磷酸钙骨水泥(CPC)复合骨形态发生蛋白(BMP)植入体强度低的缺陷,提出了一种钛框架-CPC-BMP复合结构的人工骨,并通过长达半年的动物实验及后续分析研究其降解规律,得出了这种植入体降解的动力学模型.研究表明,CPC在植入动物体内后,其孔隙率按对数规律递增,靠近植入体表面的孔隙率明显低于其内部的孔隙率,植入体与骨接壤的端部界面因大块降解而呈现出中凸状的推进曲线,钛框架上小孔处的孔隙率明显高于无孔处的孔隙率.钛框架能有效提高植入体的整体强度,同时对CPC的整体降解速度没有明显影响,因此该复合植入体在大段骨修复中具有很高的临床应用价值.这些结论也为设计钛框架的形状提供了实验依据.     

多孔介质孔隙尺度下不可压缩流体流动特性SPH模拟

基于孔隙尺度下的多孔介质模型,使用光滑粒子动力学(SPH)数值模拟方法研究多孔介质中不可压缩流体流动现象,分析流体在孔隙尺度下的流动特性.首先通过模拟经典的Poiseuille流和Couette流验证方法的正确性.随后,针对流体在分别由圆柱和方柱为骨架构造的规则多孔介质内的流动情况,同时使用SPH方法和有限元法(FEM)进行模拟,所得的结果十分吻合.最后利用SPH方法对流体在基于贝雷岩心获得的多孔介质模型和以同尺度的圆柱为基元构造的一种人工随机多孔介质模型内的流动进行模拟,证明平均流体速度和单位质量体积力具有很好的线性关系.     

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.     

碱处理多孔钛制备磷灰石涂层的研究

采用碱处理法对多孔钛表面改性,在钛基体上产生晶体钛酸钠和无定形金红石,在模拟体液中形成含有羟基磷灰石和磷酸八钙的磷灰石涂层.研究表明:经碱处理的多孔钛二周后显示较强生物活性.     

电场作用下多孔介质中单相流体的渗流速度

研究了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响。根据渗流力学和电渗理论,推导了外电场作用下多孔介质中单相流体渗流方程,建立了有限元数值模型,采用有限元方法进行了数值模拟。计算结果与实验结果拟合很好,二者之间的相对误差在5%左右。在此基础上探讨了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响,结果表明:在压力保持不变情况下电场可以将流体渗流速度增大1~7.5倍;相同电位梯度情况下,压力梯度越大,渗流速度之比越小。     

Ca-P-Si系微晶玻璃的制备及生物活性分析

采用溶胶—凝胶法制备了CaO-P2O5-SiO2系微晶玻璃,利用体外模拟(in vitro)实验方法,借助SEM和EDX等分析测试手段研究了将其压片试样静态浸入模拟生理体液(SBF)前后样品表面的形貌和组成的变化。结果显示,浸泡时间不同,压片的玻璃相表面碳酸羟基磷灰石(HCA)的生成量也不同,随着浸泡时间增长,HCA含量随之增加,从而证实了其生物活性的存在。     

类仿生溶液中电沉积羟基磷灰石涂层机理的探讨

在类仿生溶液中用电化学沉积法在阳极氧化后的钛表面直接得到了羟基磷灰石（HA）涂层,通过极化测量和电化学反应分析探讨了在类仿生溶液中电沉积羟基磷灰石涂层的过程,提出了电化学反应、扩散和涂层生长3个阶段的反应机理,理论计算的电化学反应电位和极化曲线所测得的转折电位有较好的一致性。研究结果表明在类仿生溶液中直接电沉积HA涂层具有明显优势,可以通过控制pH值和溶液成分制备出不同性能的HA涂层。     

安全气囊织物动态透气性的数值模拟

将安全气囊织物视为多孔薄膜,基于Porous Jump模型对其动态透气性进行非稳态数值模拟,得到了测试管道中的流场分布情况,并最终得到安全气囊织物动态透气量.利用自行设计的安全气囊织物动态透气装置对其动态透气的数值模拟结果进行验证,结果表明数值模拟结果与实验结果吻合.     

高强度生物活性微晶玻璃的研制

以ＭｇＯ－ＣａＯ－ＳｉＯ＿２－Ｐ＿２Ｏ＿５系统基础玻璃，经过微晶化处理，制备了一种高机械强度的生物活性微晶玻璃，用Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）研究了微晶玻璃的晶相；借助扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察了微晶玻璃的显微结构。结果表明，这种微晶玻璃的主晶相为磷灰石；该材料具有良好的生物活性和力学性能．