蚕丝蛋白/明胶多孔肝组织支架的制备及性能研究

采用冷冻干燥法制备了蚕丝蛋白/明胶多孔支架,并分别在-20℃和-70℃预冻,以观察支架的微孔结构,测量支架的孔隙率、溶胀吸水性及力学性能,研究HepG2细胞在支架中的生长增殖情况.结果表明:随预冻温度降低,支架的孔径减小且微孔分布更加均匀,孔隙率及力学性能均得到提高.细胞培养结果显示:随预冻温度降低,支架的细胞贴壁率减...     

聚乙烯醇及改性聚乙烯醇/明胶多孔支架的体外生物相容性研究

以吐温80为发泡剂,采用乳化发泡/冷冻—解冻法制备多孔的聚乙烯醇(PVA)和改性聚乙烯醇/明胶(PVA/Gel)支架材料,用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行观察,并通过体外细胞培养对支架的生物相容性进行评价.实验结果表明,用该方法制备的多孔支架具有良好的贯通性,且PVA/Gel支架贯通性高于PVA支架;细胞结果显示,乳化发泡法制备的多孔支架对细胞的黏附、增殖和形貌无不良影响;荧光染色结果表明,PVA/Gel支架由于引入了大量氨基,使得细胞的黏附力优于PVA支架,具有更好的生物相容性.     

3D打印技术制备明胶纳米微球基复合凝胶支架

以明胶为原料,使用两步去溶剂法分别合成了具有相反电荷的两种纳米微球,将它们混合后分别溶于水、明胶溶液和丝素蛋白溶液形成3种凝胶.使用3D打印技术对3种凝胶进行加工,成功制备了3种三维多孔的支架.明胶增强的支架与丝素蛋白增强的支架在冷冻干燥以后分别使用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)/羟基丁二酰亚胺(NHS)和乙醇进行交联.通过扫描电镜(SEM)观察支架的形态并研究支架的膨胀性质.实验结果表明,仅靠纳米微球之间相互的作用力无法维持支架在水中的稳定结构,而使用明胶和丝素蛋白增强的支架则可以克服这种缺点.     

聚己内酯增强β-磷酸三钙复合支架的制备及力学性能

针对生物陶瓷在大段骨缺损的修复重建中韧性不足的问题,采用数字光处理技术和涂层工艺,制备了集高强度韧性一体化的生物陶瓷β-磷酸三钙/聚己内酯复合支架,并研究了聚己内酯涂层浓度对复合支架抗压抗弯性能和微观形貌的影响。实验结果表明：聚己内酯涂层可有效提高β-磷酸三钙陶瓷支架的力学性能,复合支架的强度和韧性均与聚己内酯涂层浓度呈正相关性;随着聚己内酯涂层浓度的提高,复合支架的可靠性显著提高,涂层效果有明显的改善,但不均匀现象也越明显;结合力学性能和微观形貌评价发现,0.20 g/mL聚己内酯增强β-磷酸三钙复合支架的综合性能最佳。该研究可为制备满足骨生长到骨强化两阶段力学性能要求的复合支架提供参考。     

鱼明胶/海藻酸钠复合凝胶特性研究

为改善鱼明胶单网络凝胶的性能,利用复凝聚法制备不同质量浓度的鱼明胶/海藻酸钠复合凝胶,研究其表观特征、色度值和流变性质,并以单一鱼明胶凝胶为对照。实验结果表明,随着鱼明胶质量浓度提高(0.06~0.10g/mL),单一凝胶弹性增加,网络结构更加优良,但在较低质量浓度(0.06、0.07g/mL)时,凝胶脆性大、易破碎；复合凝胶整体展现了良好的凝胶特性,成型效果较好,且随着海藻酸钠质量浓度的提高(0.01~0.03g/mL),凝胶强度持续提高。由此表明,海藻酸钠的加入可以改善复合凝胶的凝胶强度。通过研究不同质量浓度鱼明胶与海藻酸钠在不同阶段的凝胶性质,为二者复合物的实际应用提供了更多理论依据。     

明胶/丝素共混多孔膜的制备

采用冷冻干燥法制备明胶与家蚕丝素的共混多孔蛋白膜，探讨了交联剂用量，共混比例及冷冻温度对膜结构和性能的影响，指出戊二醛对共混多膜具有明显的交联作用，膜内丝素与明胶的相容性较好，蛋白质的结构以无定形为主，通过与明胶共混，能够改善多孔丝素膜的拉伸性能。     

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。     

活性硅酸钙填充丁苯橡胶复合材料性能研究

以活性硅酸钙、炭黑、白炭黑为原材料,使用硅烷偶联剂对其进行改性,采用熔融共混法制备丁苯橡胶复合材料,研究了改性剂种类、添加量、硅酸钙填充量、与炭黑、白炭黑配合比例对丁苯橡胶复合材料硫化性能、力学性能的影响.研究表明：添加硅酸钙后,复合材料的硫化性能得到优化;在与白炭黑或炭黑配合填充时,可明显缩短硫化时间、降低最小扭矩,提高了胶料的压延性能和生产效率;在低拉伸率范围内,硅酸钙表现出优异的补强性能,可替代或部分替代昂贵的炭黑、白炭黑等传统填料,以降低橡胶制品的经济成本.     

甜菜果胶鱼明胶复合可食膜的制备及特性研究

以甜菜果胶及鱼明胶2种生物大分子为基材,以0.03g/mL甘油为增塑剂,制备甜菜果胶-鱼明胶复合可食膜,分析不同鱼明胶添加量对于复合膜的含水量、水蒸气透过率、溶解性、透光性、外观色差、机械性能及抑菌活性的影响。研究表明,随着鱼明胶添加量的增加(0.01~0.05g/mL),复合膜的溶解率由95.43%降至66.20%,透光率显著提高;且当鱼明胶添加量为0.02g/mL时,复合膜含水量为24.52%,水蒸气透过率为10.41g·(cm·d·MPa)-1,抗拉强度为3.09N,表现出较优的性能;与单一膜相比,复合膜的抗拉强度均有所改善。因此,实验表明甜菜果胶-鱼明胶复合膜在应用于新型包装材料方面具有良好潜力。     

聚乳酸多孔支架的制备研究

分别采用粒子滤出法和冷冻干燥粒子滤出复合法制备了聚乳酸多孔支架.在粒子滤出法中,采用氯化钠和碳酸氢铵作为造孔剂制备多孔支架;在冷冻干燥法中,采用碳酸氢铵和冰颗粒作为造孔剂制备多孔支架.实验结果表明:采用氯化钠或碳酸氢铵做造孔剂,生成的多孔支架有造孔剂残留;采用冰颗粒造孔则无残留.研究认为,采取适当的工艺措施,加速造孔剂向环境的传质过程,是降低支架中造孔剂残留的有效途径,并提出了在实际中可采取的改进措施,包括选用易于滤出的材料、提高氯仿和造孔剂含量、提高温度和真空度、采用特殊气氛、提高过滤溶液的流动性.     

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.     

模板法制备明胶多孔微球

以单分散聚苯乙烯(PS)微粒为致孔剂,采用模板法制备了一种新型的明胶多孔微球,并用扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征.结果表明,通过调节PS微粒的用量和粒径大小可以控制微球和孔径的大小,且微球表面有均匀的孔结构.     

聚醚醚酮/羟基磷灰石复合植入物的制备及性能研究

为了解决聚醚醚酮(PEEK)无法满足植入物材料的生物学性能要求的难题,提出采用熔融沉积成形(FDM)和溶液共混的方法,在聚醚醚酮基体表面涂覆聚醚醚酮/羟基磷灰石(HA)复合涂层,增强涂层与基体之间的结合,制备出高强度高生物活性的复合植入物,并研究了HA含量、烧结温度和烧结时间对复合植入物力学性能的影响。根据缺损模型制备出了具有复杂结构的个性化狗下颌髁状突PEEK/HA复合假体,对假体形状精度进行了评价,完成了假体置换实验,结合细胞毒性实验对复合植入物的生物相容性进行了评价。研究结果表明:HA的质量分数为40%时,涂层与基体结合强度较好。当烧结温度为240℃、烧结时间为20 min时,涂覆效果和样件的力学性能最好。细胞毒性实验和假体置换实验结果表明,采用该工艺制造的复合假体具有优良的生物相容性,且形状精度满足使用要求。     

磷酸镁/氧化锆复相陶瓷的制备及力学性能研究

采用添加自制磷酸镁制备磷酸镁/氧化锆复相陶瓷,研究了磷酸镁添加量对于磷酸镁/氧化锆陶瓷材料的物相组成、微观结构以及力学性能的影响。研究结果表明：采用自制较纯的磷酸镁为原料,当烧结温度在1300℃,保温3h时,磷酸镁开始出现熔融现象,并且部分伴随分解生成焦磷酸镁。同时,随着磷酸镁添加量增加,复相陶瓷材料中出现较多气孔,其抗折强度大大降低,最低值仅为12MPa;当磷酸镁含量增加到30wt.%时,大量熔融的磷酸镁将氧化锆颗粒浸润起来,磷酸镁晶粒之间形成连续相,其抗折强度提升,达到230.61MPa。     

生物玻璃陶瓷骨支架的光固化成形工艺与过固化研究

针对光固化技术制备生物玻璃陶瓷多孔骨支架中因光散射、光叠加等原因导致内孔扩散的过固化问题,提出从“孔-面-体”3个层面来探究样件成形过程中过固化现象与工艺参数间关系的方法,并逆向建立克服过固化提高精度的多孔补偿模型。首先,采用激光共聚焦测量了骨支架中单孔在不同曝光时间和石墨浓度下的过固化值与固化深度;其次,在骨支架的面结构中采用光学影像测量仪分析了不同面孔隙率和孔隙形状下的过固化值与固化深度;然后,使用场发射扫描电镜表征了重叠层厚对骨支架整体结构中固化特性的影响;最后,通过控制骨支架的多孔尺寸,建立过固化逆向补偿模型并制备了与模型孔径相差不大于5μm的多孔样件。采用所制备的多孔支架样件进行实验验证,结果表明：单孔结构中,过固化值和固化深度均随曝光时间的对数增加而线性增加,随石墨浓度增加而减小;在单层面结构中,过固化值和固化深度均随孔隙率的增大线性减小,孔隙形状对固化深度无明显影响;在体结构中,随重叠层厚的增加,样件过固化程度增加,叠加层厚10μm为适宜分层;在相同曝光时间和石墨浓度下,过固化从孔结构-面结构-体结构过程中逐渐增加,且孔和面结构的过固化程度显著大于体结构。该方法可为高精度...     

SiC/YAG陶瓷复合粉体的烧结行为和力学性能

研究了分别利用共沉淀法和机械混合法制备的两种SiC/(Al2O3+Y2O3)复合粉体的烧结行为、力学性能、YAG分布及相组成·结果表明,共沉淀法制备的复合材料YAG相分散均匀、反应完全、烧结致密化温度比机械混合方法低约100℃,并具有较高的强度和相对体积质量·在1750℃烧结30min,共沉淀法得到的SiC/YAG陶瓷相对体积质量为988%,抗弯强度为553MPa,硬度为239GPa·     

竹浆纤维增强水化硅酸镁与水化硅酸钙的性能研究

以竹浆纤维为增强材料,采取抄取法制备了竹浆纤维/水化硅酸镁复合材料(BFMSC)和竹浆纤维/水化硅酸钙复合材料(BFCSC),研究了竹浆纤维掺加质量分数对两种基体复合材料物理和力学性能的影响。研究结果表明：与未掺纤维对照组相比,掺加质量分数为20%的纤维导致BFMSC和BFCSC的表观密度分别下降了26.8%和30.3%;竹浆纤维的掺加显著改善了两种复合材料的力学性能,纤维掺加质量分数为20%时,蒸养2 d之后BFMSC与BFCSC的抗弯强度分别较未掺纤维的对照组提高了11.9倍和9.9倍,断裂韧性提高了492倍和515倍;复合材料荷载-挠度曲线结合XRD和SEM分析结果表明,随着龄期的延长,BFMSC受力破坏时依然保持延性断裂,而BFCSC受力破坏时则存在由延性断裂向脆性断裂发展的趋势。     

B4C-TiB2-SiC复合陶瓷的SPS制备及组织性能研究

针对B₄C陶瓷烧结性能较差、成本较高的技术问题,提出了一种新型的B₄C基复合陶瓷的制备方法. 该方法以B₄C、Ti₃SiC₂及Si的混合粉作为初始粉体,通过放电等离子烧结技术（SPS）制备第二相（TiB₂+SiC）质量分数为30%的B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷,利用SPS特殊的烧结机制以及烧结过程中的原位放热反应,有效提升了B₄C陶瓷的烧结性能,降低了B₄C陶瓷的制造成本. 研究结果表明,在烧结温度为1650 °C,保温时间为5 min,烧结压力为50 MPa的条件下,制备得到了具有较高致密度（98.5%）的B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷. 随着烧结压力的增加,B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷的硬度逐渐增大,断裂韧性不断减小,而复合陶瓷的弯曲强度则呈现出先缓慢增加后迅速增大的变化趋势.      

明胶/海藻酸钠组织工程支架的快速成形

明胶/海藻酸钠支架作为一种凝胶型组织工程支架可以与细胞混合成形,使细胞在三维空间生长。其快速成形工艺要求成形温度范围、材料的物理化学变化必须在细胞的生理承受范围之内。根据工艺要求,提出了基于钙离子交联的明胶/海藻酸钠支架成形工艺原理。成形温度在0~15℃之间,每打印完一层材料,就喷射C aC l2溶液初步固化,层层打印并将最终成形支架放入C aC l2溶液中完全固化。明胶/海藻酸钠支架成形过程中,会出现流涎、过度堆积、孔的融合等缺陷,需要采用合理手段尽量避免。通过优化工艺参数,最终得到了理想的明胶/海藻酸钠组织工程支架。     

冠脉支架的多功能体外力学性能测试装置及实验研究

针对开发优良力学性能冠脉血管支架的测试需求,研究开发了一套基于机器视觉技术的多功能血管支架力学性能测试装置,并应用所研制的测试装置对自主研发的薄壁微管雕刻316L不锈钢冠脉支架介入过程中的柔顺性、径向支撑力以及支架植入后脉动流环境下的血流动力学特性等多项力学性能进行测试.测试结果表明:该支架具有良好的输送性能;其径向支撑力为180kPa;该支架植入后降低了支架段血管内壁的壁面剪应力,特别是支架近前端和近后端处为低剪应力区,易导致内膜增生而出现再狭窄.测试过程表明,该测试装置满足冠脉支架的多种力学性能测试需求.