纳米仿生骨组织材料的生理响应及生物矿化

利用溶胶－凝胶法合成了两种具有纳米结构的新型高生物活性骨修复及骨组织工程支架材料，并利用体外实验方法（In Vitro)以及X－射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM），红外光谱（FTIR），氮气吸附－解吸（BET）和等离子发射光谱（ICP）等技术对材料的显微结构及其在模拟生理溶液（SBF）中的降解过程，表面反应产物及生物矿化机理进行了研究，研究表明：两种溶胶－凝胶材料均具有较高的生物活性；由于化学组成不同，它们在SBF溶液中的离子扩散规律及生物矿化行为有所不同。     

骨再生修复材料的仿生制备及生物分子调控矿化

采用冷冻干燥和纳米合成技术,仿生制备出BG-COL-HYA-PS骨修复材料,并利用体外仿生矿化实验、生物组装技术、动物体内植入实验和组织形态学观察以及扫描电镜(SEM)、能谱微区分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等技术,对材料分别在模拟体液、培养液中以及体内的生物矿化及其调控机制进行了研究.实验表明,胶原蛋白、透明质酸、磷酸丝氨酸等生物分子作为天然细胞外基质,在调控矿化方面起到了重要作用;所制备的材料可促进骨再生修复.     

仿生矿物材料的研究现状

近年来,随着仿生矿化的研究不断深入,研究思路和方法都有了较大的进步,文章主要介绍了生物矿物的种类、生物矿化的过程和简单机理以及生物矿物材料的研究现状。     

碳酸钙生物矿化的体外研究进展

研究生物矿化的机理,可以为仿生制备新材料提供理论依据和合成手段,而碳酸钙是生物矿化的主要无机体系之一。近年来碳酸钙的体外研究使用了生物提取的或者人工合成的添加剂和模板,调控出了不同的碳酸钙晶型以及特殊的晶粒形貌,对于有机无机界面诱导矿化的机理给出了更多的原子水平的分析和验证,这些进展已经逐渐将生物矿化的研究带入了仿生的机理模拟阶段。在一些最新的研究成果中,使用微印法控制结晶位点,或者使用原子力显微镜观察微观生长形貌,或者从相转变角度认识矿化过程,这些研究为矿化研究今后的发展提供了新方向。     

仿生人工骨修复材料研究

骨缺损修复材料是临床需求量最大的生物医用材料之一.自体骨和异体骨移植的局限性使得研发优异的人工骨修复材料意义重大.通过模仿天然骨本身的成分、结构特性及生物矿化过程,对材料的组成、结构进行设计与调控,可以获得新型仿生人工骨修复材料,这已成为生物材料发展的主要趋势之一.文中概述了仿生人工骨修复材料的研究进展,重点介绍本课题组的相关研究,即类骨微纳米磷酸钙矿物的仿生合成、生物医用高分子仿生纳米纤维支架的制备和具有多级孔结构的自固化磷酸钙基骨修复材料的构建.     

生物陶瓷仿生矿化牙釉质研究进展

牙齿脱矿及时修复,可避免龋齿的发生,尤其是儿童牙齿矿化不全,更容易导致脱矿而引起龋齿.生物医用活性陶瓷具有较好的生物活性和生物诱导性,可促进组织的矿化.通过钙磷基和钙硅基生物活性陶瓷探讨对牙釉质脱矿后的仿生矿化效果,对比其矿化机制进行阐述.该类生物活性陶瓷具有较好的生物学性能,在口腔及骨修复中发展前景较好,是临床上硬组织修复的首选材料之一.     

细菌纤维素组织工程支架的仿生矿化研究

骨骼创伤已经成为当今影响人类健康的一大病症。因此,骨修复材料就成为研究的一大热点。骨组织工程支架作为重要的骨修复材料,可以诱导成骨细胞生长并为新骨生长提供条件。传统的骨组织工程支架包括合成高分子(如聚乳酸、聚乙醇酸等)和天然高分子(如胶原、壳聚糖等)。与传统支架材料相比,细菌纤维素(BC)具有良好的生物相容性、精细的纳米空间三维网络结构,有作为组织工程支架的潜能。通过仿生矿化处理,BC纳米纤维表面可以生长出羟基磷灰石(HA)的晶体颗粒,且HA颗粒均匀覆盖在纳米纤维表面。通过热分析得出,仿生矿化处理会使BC的热稳定性得到一定的提升。     

生物摩擦学与仿生摩擦学的研究现状及展望

在物竞天择的进化过程中,生物体形成了许多优异的摩擦学特性,并已成为仿生摩擦学的创新源泉。本文对生物摩擦学的研究对象、研究内容进行了总结与展望;并从仿生减摩及脱附、仿生增摩及吸附、仿生耐磨材料和仿生润滑等4个方面回顾了仿生摩擦学的研究现状,指出了仿生摩擦学的发展方向;并探讨了生物摩擦学与仿生摩擦学的内在联系。     

生物结构色仿生材料研究

Morpho蝴蝶结构蓝色来源于蝴蝶翅膀微结构的衍射和干涉效应，受此启发，研究者试图制备出各种功能的仿生结构色薄膜材料。     

蛋白质在生物矿化中的作用

通过对蛋白质在模拟生物矿化研究中出现的方法、理论、模型及其作用机制等的论述,指出了目前研究中存在的问题和不足．     

仿生材料研究综述

生物与环境长期相互作用下形成了优异的功能与完美的结构,新型材料的发展对于推动社会进步的重要性不言而喻。仿生科学作为新型结构功能材料的研发新思路得到突破性发展。从一些天然材料的复合结构和优异功能出发,介绍了仿生材料的特点及其研究领域的一些成果。天然复合材料优良的力学性能,与材料的微观结构有显著直接关系。以天然材料作为设计思维的来源制作出高性能仿生材料,主要包括结构仿生材料与功能仿生材料,已经被应用于社会生产的多个领域。随着科技发展,计算机模拟作为一种高效、经济环保的设计方式,对于仿生材料发展有极大地推进作用。     

明胶诱导矿化合成不同形貌碳酸钙的研究

采用仿生矿化法,以明胶为模板剂,矿化合成不同形貌碳酸钙。采用FESEM、XRD和FT-IR技术对产物的组成和结构进行了表征,并通过明胶浓度、钙离子浓度和晶化时间的变化考察了明胶在碳酸钙矿化过程中的作用机制。结果表明:明胶和钙离子的物质的量比对产物结构有较大影响,随着物质的量比的逐渐减小,产物由致密球体结构转变为双螺形、类球形以及疏松球体结构;另外,明胶分子还可稳定球霰石晶相的存在,但最终由于球霰石向方解石晶相的转化导致了凹孔结构碳酸钙的出现。     

Effects of collagen types II and X on the kinetics of crystallization of calcium phosphate in biomineralization

The effects of the components of cartilages matrix on the process of endochondral ossification and the kinetics of crystal growth of calcium phosphate have been studied in the presence of type II or X collagen. During the experiments, type I collagen was added as the seed material. FT-IR analysis shows that calcium phosphate crystallized on the surface of type I collagen was mainly hydroxyapatite. Both type II and X collagens could reduce the growth rate of calcium phosphate crystals, and the effect of type X collagen is more obvious. The reaction was in the fourth order in the presence of type II collagen. The results showed that type II or X collagen had the ability to make Ca2+ accumulate in the process of endochondral ossification, but has little effect on crystal growth and the product of biomineralization.     

Physical and numerical modelling of biomimetic approaches of natural hydrophobic surfaces

Physical and numerical models of the hydrophobic and self-cleaning characteristics of an object surface are developed, and a micro/meso scope numerical approach and simulation based on the lattice Boltzmann method (LBM) is achieved. The modelling focuses on surface tension dominated behaviour of water droplets in air spreading on hydrophilic surface with hydrophobic strips of different sizes and contact angles under different physical and interfacial conditions. Applying the LBM model, the droplets behaviours on heterogeneous partial wetting surfaces are studied and simulated. In the simulations, the interactions between the fluid-fluid interface and the partial wetting wall are typically considered; the phenomena of droplets spreading and breaking up, as well as the effect of hydrophobic strips on the surface wettability or self-cleaning characteristics are simulated and studied. Supported by the UK Engineering Physical Science Research Council (EPSRC) under EP/D500125/1 and International Cooperation Key Project of Ministry of Science and Technology of China (Grant No. 2005DFA00805)     

仿生光催化材料的研究进展

光催化技术在解决能源短缺和环境污染等方面具有巨大潜力.如何提高光催化材料的太阳光利用效率和催化活性是制约光催化技术能否大规模应用的关键问题.自然界的植物和藻类等生物历经千百万年自然选择的残酷竞争,已进化出了能有效捕捉、吸收和利用太阳光的特殊结构和环境净化功能.利用这些自然界中具有特殊光学性质或能有效吸收和利用太阳光的结构或物质制备光催化剂,有望突破传统合成光催化剂的技术局限,开辟高效光催化剂合成的新途径.文章从形貌复制与调控、元素自掺杂、光敏材料、硫化物半导体、生物碳复合材料等方面详细介绍了仿生材料在光催化中的应用,希望对设计、制备高效光催化材料提供一定的理论参考和借鉴意义.     

生物材料研究方法综述

生物材料用途之一,研究涉及到多种学科领域,其方法种类繁多.在材料制备加工方法上,不仅需要改善既存的技术,而且适应对生物材料的需要,必须要开发多种实用方法;在研究生物材料结构上目前使用的一些检测方法已成为材料结构分析的首要之选;在生物材料的性能,特别是生物学性能,研究方法大多结合了物理、化学、生物学和工程学技术.一些信息技术和工程理论的研究方法也被引入生物材料的研究方法中.本文以目前生物材料研究的一些热点领域为例,介绍了一些研究生物材料的制备、检测和评价方法.     

医用金属材料表面仿生处理研究进展

医用金属材料,具有较高的机械强度和抗疲劳性能,是临床应用最广泛的材料之一.研究发现,其植入体内后可能释放出的毒性元素(如V、Cu、N i、Co、A l、Zn等)会使细胞出现炎性反应或坏死,导致种植体失效,且只能和生物体骨整合而不能形成牢固的化学键合[1-2].脊椎动物骨和牙齿的无机     

磁性材料的交换偏置效应浅谈

交换偏置效应的根源在于铁磁反铁磁界面处交换各向异性能的存在,该效应导致磁滞回线偏置,已应用于信息存储技术及永磁体磁性增强。文章介绍了磁性材料的交换偏置研究进展情况、交换偏置效应的应用、交换偏置计算模型、交换偏置材料制备手段等方面,展望了在新理论、新实验技术的推动下交换偏置研究的前景。针对òscar Iglesias等提出的计算交换各向异性能的公式,提出了通过自洽场理论来得到更为准确的结果。