微弧氧化生物活性TiO_2基纳米结构表面磷灰石诱导能力与药物上载及释放

钛因优异的力学性能及良好的生物相容性而被用于代骨生物材料,但其生物惰性限制了它的进一步应用。对钛表面进行微弧氧化-水热改性处理生成复合涂层,可以有效提高钛材的生物活性。本文以Ca(H2PO4)2+Ca(CH3COO)2+EDTA-2Na+NaOH为电解液,在纯钛表面制备TiO2基含钙磷微弧氧化涂层(CP),再经后续水热处理改性,得到具有纳米结构的复合改性涂层;通过模拟体液浸泡实验,以研究不同表面结构复合涂层的磷灰石诱导能力。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子谱和傅里叶变换红外光谱手段对试样进行详细分析。结果表明,经过水热处理的微弧氧化涂层较CP涂层表现出更好的生物活性,微弧氧化-水热涂层在模拟体液中浸泡3d均能在涂层表面长满磷灰石。此外,为解决植入体导致的炎症问题,进一步分析了涂层表面上载抗生素药物及其缓释机制。     

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.     

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.     

载银羟基磷灰石的制备及抗菌性能

利用微弧氧化及水热合成在钛片、钛合金基体上制备二氧化钛羟基磷灰石复合涂层,然后利用电子束及离子注入对此涂层进行改性,制备了具有抗菌性能的载银羟基磷灰石复合涂层.借助X射线衍射、扫描电镜对样品进行了分析.最后针对大肠杆菌和金葡萄球菌对载银羟基磷灰石涂层进行了抗菌实验,抗菌效果良好.     

微弧氧化法制备镁基羟基磷灰石/碳纳米管复合生物涂层及其性能研究

 通过化学沉淀法制备了羟基磷灰石/碳纳米管纳米(HA/CNTs)复合粉体,并作为电解液的添加剂,采用微弧氧化方法(MAO)制备了镁合金表面MAO/HA/CNTs 复合活性涂层。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和电化学工作站,研究所制备的复合粉体的形貌和物相组成、复合粉体对微弧氧化涂层表面形貌和在模拟体液(SBF)中耐腐蚀性能和生物活性的影响。结果表明,所制备的HA/CNTs 复合粉体结晶良好,无其他杂质相;复合粉体在微弧氧化过程中沉积在样品表面,对微弧氧化涂层起到封孔作用。MAO/HA/CNTs 样品的腐蚀电位为-1.50 V,经过30 天的SBF 浸泡后,表面沉积了大量的亚微米级别的颗粒沉积物,相比于镁基体和MAO 样品具有更好的生物活性和耐腐蚀性。     

聚多巴胺对氧化处理后钛合金表面沉积羟基磷灰石的影响

利用阳极氧化法和微弧氧化法分别对医用钛合金表面进行处理,再经聚多巴胺薄膜表面修饰后,利用仿生溶液矿化法制备羟基磷灰石生物活性涂层,并研究聚多巴胺对经不同氧化处理的医用钛合金生物诱导沉积能力的影响;采用场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪对经不同氧化处理及其生物诱导沉积羟基磷灰石涂层的表面形貌、元素组成和相结构进行表征分析.结果表明：阳极氧化和微弧氧化处理后的钛合金表面分别形成了纳米管和微米孔结构;再经聚多巴胺修饰后,可以显著提高羟基磷灰石涂层的生物诱导沉积能力,而且使得羟基磷灰石的排列致密、规则.     

Nd_2O_3稀土氧化物在生物活性梯度陶瓷涂层中的作用

本文设计了一种生物活性陶瓷梯度涂层,采用宽带激光熔覆技术,在TC4钛合金上制备了含HA＋β-TCP活性相的生物陶瓷复合涂层。利用OM、SEM分析技术对复合涂层的显微组织、表面形貌进行了研究;采用模拟体液（SBF）浸泡实验（浸泡7天）考察了生物活性陶瓷梯度涂层的生物活性。结果表明,加入Nd2O3稀土氧化物的生物活性陶瓷梯度涂层具有更好的显微组织,涂层表面粗糙度更大以及涂层表面能够形成更多、更厚的HA＋β-TCP的白色球形颗粒,具有更好的生物活性。     

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.     

电解液体系对镁合金微弧氧化涂层的影响

采用3种电解液体系对AZ91镁合金进行微弧氧化（MAO）处理。通过扫描电子显微镜和能量色散光谱观察涂层的表面形貌和元素组成,利用X射线衍射仪对涂层物相进行分析。同时,通过比较不同电解液体系微弧氧化涂层的粗糙度、润湿角和结合力来评估其特性,并利用极化曲线评价其耐蚀性能。此外,还使用模拟体液（SBF）浸泡实验来评估涂层的生物降解性能。结果显示：微弧氧化涂层具有良好的结合力;不同电解液体系处理得到的涂层在表面形貌和物相上存在差异,其中磷酸盐体系和硅酸盐体系具有较高粗糙度,而铝酸盐体系则具有较低粗糙度;此外,在各个系统中,磷酸盐体系呈现最小的润湿角值,而铝酸盐体系呈现最大值;这些差异导致了磷酸盐体系涂层耐蚀性最强,硅酸盐体系涂层次之,铝酸盐体系涂层耐蚀性最差;模拟体液浸泡21 d后的涂层表面产生了开裂,但耐蚀性得到了提高,这归因于浸泡过程中腐蚀产物和钙磷盐沉积物对于涂层的覆盖作用。     

可加工生物活性云母/氟磷灰石玻璃陶瓷的制备及生物活性

采用高温熔铸法制备可加工生物活性云母／氟磷灰石玻璃陶瓷；用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM／EDS）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱分析等手段对材料的相组成和微观形貌进行研究，测定材料的抗弯强度、硬度和断裂韧性等力学性能;采用体外模拟体液（SBF）浸泡法测试材料的生物活性。研究结果表明：氟磷灰石相呈针状，与人体骨和牙齿的磷灰石形貌相似，有利于提高材料的生物活性和生物相容性；氟磷灰石的形成是材料被迅速加热至高温进行熬处理，使磷灰石以螺旋位错生长机制沿c轴晶化长大所致；经热处理获得的材料具有优良的力学性能，基本满足骨科和齿科用生物材料的性能要求；材料在体外模拟体液中浸泡3d后，样品表面已有磷灰石层生成，表明谊材料具有较高的生物活性。     

CdTe包覆TiO2纳米棒壳核结构有序阵列与P3HT杂化太阳电池研究

采用水热法在含氟二氧化锡导电玻璃(FTO)上制备了有序的金红石型TiO2纳米棒阵列,在TiO2纳米棒阵列上电沉积CdTe纳米晶构成了CdTe包覆TiO2壳核式纳米棒阵列(CdTe/TiO2),然后将聚3-己基噻吩(P3HT)的氯苯溶液旋涂到CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列上构成P3HT包覆CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列的复合结构(P3HT/CdTe/TiO2),在P3HT/CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列复合结构上使用离子溅射法喷镀Au膜构制Au-P3HT/CdTe/TiO2结构的杂化太阳电池,实验测得以Au-P3HT/CdTe/TiO2结构组装的杂化太阳电池的能量转换效率为0.91%。     

水热法合成含锌羟基磷灰石

自然骨中的无机组分并不是纯的羟基磷灰石[（Ca10（PO4）6（OH）2,Hydroxyapatite,简称HA],还含有微量镁离子（Mg2＋）、锌离子（Zn2＋）等。为满足临床的需要,常常需要在HA中添加锌元素制成含锌羟基磷灰石（Zn-HA）,其有望成为新一代的骨修复和替换材料。以硝酸钙、磷酸三铵、硝酸锌为原料,在210℃下水热处理8h合成Zn-HA和Ca19Zn2（PO4）14混合粉末。采用X射线衍射（XRD）、电子扫描电镜（SEM）和热重—差热分析（TG-DTA）法对合成粉体的晶相、形貌和热稳定性进行分析。结果表明：在210℃、8h的实验条件下,反应釜的填充度较大时容易合成Zn-HA,但Zn掺量的摩尔分数不宜超过4%;随着Zn掺量和反应釜填充度的增加,HA的结晶度下降;Zn的掺入促使HA易分解,使其热稳定性较差。     

水热合成铝掺杂羟基磷灰石分析

为探索铝掺杂羟基磷灰石(Al-HA)的结晶特点,以硝酸钙、硝酸铝和磷酸二氢铵反应所获沉淀为前驱物,以水为介质在不同的Al掺杂量下进行了水热合成实验。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对所得样品进行表征。结果表明,水热反应能获得Al-HA纳米晶,Al掺杂量的增大会抑制羟基磷灰石(HA)晶粒度长大,当掺量超过10时HA会向非结晶态转化。随着Al掺杂量的提高,HA的拉曼光谱的振动峰431 cm-1、591 cm-1、961 cm-1、1 046 cm-1先逐渐减弱,HA的结晶度下降。最后431 cm-1、591 cm-1、1 046 cm-1处振动峰消失,并在1 111.5 cm-1处出现新的振动峰,说明掺铝量宜在于5以下。     

钨酸铋及其复合材料的制备和可见光催化研究

本文利用水热合成反应成功制备了钨酸铋、碱式硝酸铋和钨酸铋/碱式硝酸铋复合材料等三种光催化材料,并对其进行了XRD、SEM、BET比表面积测试.室温条件下还对三组样品降解亚甲基蓝溶液的可见光催化活性进行了测量.研究表明180℃水热反应12h制备的Bi2WO6纳米材料形成二维片状结构,并且其可见光催化效果最好.     

Ti—TiC激光熔覆层的形成及其表征

为分析激光熔覆法制备TiC／Ti复合材料显微形貌的成因,对功率密度为21．2kW／cm^2、扫描速度15mm／s的CO2激光作用下的Ti-6A1—4V合金表面进行了Ti＋TiC激光熔覆实验,并对其熔覆层温度波动进行了分析。采用XRD、SEM对Ti-4-TiC熔覆层进行表征,并测定熔覆层的显微维氏硬度。分析表明：用激光熔覆制备TiC／Ti复合材料时,熔覆层在数毫秒内熔化,并以约10^4℃／s速率初始冷却。熔覆层的维氏硬度高达10．8GPa,Ti填充杂乱的TiC枝晶间。熔覆层与基体具有良好的冶金结合,且热影响区厚度与经验计算值相近。     

Ag／TiO2中空纳米纤维结构材料的太阳光催化性能

利用一种模板辅助的两步法制备银修饰的TiO2中空纤维光催化纳米结构材料（Ag／TiO2）,借助于扫描电子显微镜（SEM）,X光电子能谱（XPS）,X线衍射（XRD）,uVvis光谱,Zeta电位等技术以及亚甲基蓝（MB）在不同光源条件下的降解脱色对目标材料结构、性能等进行了表征．结果表明：在空气气氛和适当温度下处理前驱材料（Ag＋-Ti4＋／CF）可以同时实现模板（CF）的去除,Ti4＋→TiO2和Ag＋→Ag的原位转化;材料的纳米纤维结构化和适量Ag（0．20％,质量分数）的引入有利于其太阳光催化性能的提高;该纤维材料易于分离,再利用．该纳米纤维结构材料良好的太阳光催化性能是众多因素协同作用的结果．     

碳酸钠液相改性硅-磷酸钙复合骨水泥研究

以质量分数70%的硅酸三钙(Ca3SiO5,C3S)和30%磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O,DCPD)复合得到的DCP30粉体材料为固相,以不同浓度碳酸钠溶液为液相,得到碳酸钠改性骨水泥材料。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、万能材料试验机等手段对不同浓度改性材料进行表征。结果显示:添加碳酸钠液相,骨水泥初、终凝时间分别缩短至16和55min;调控碳酸钠液相浓度,可以实现短期抗压强度优化;使用碳酸钠后,固化自发生成羟基磷灰石(HA)。浸泡模拟体液(SBF)7天,材料表面覆盖HA沉积层,生物活性优越。碳酸钠液相改性硅-磷酸钙复合骨水泥体系的水化性能、短期力学性能以及生物活性均优于Ca3SiO5水泥和未改性硅-磷酸钙复合骨水泥,是一种良好的生物活性骨修复材料。     

磁性4A沸石分子筛的合成与表征

为解决微细粉末状沸石产品应用中与所处理溶液难以分离的问题,采用传统水热法,在合成4A沸石的原料液晶化过程中加入磁性微粒Fe3O4,通过95℃下静态晶化6h,合成了含有Fe3O4的磁性4A沸石,并对其进行了XRD、SEM、IR、TG、XPS、磁化率及吸附性能等表征测试。结果表明：磁性4A沸石具有良好的热稳定性和磁稳定性,其磁化率随所包含Fe3O4量的增加而增大;与纯4A沸石相比,磁性4A沸石对钙、镁、铅金属离子及有机物氯乙酸交换吸附性能虽有小幅下降,但是仍有较高的吸附值;由于磁性4A沸石可以方便地用磁铁吸附分离,所以其粉末状产品不用成型就可以直接在溶剂或溶液中使用。     

HPMC凝胶模板诱导羟基磷灰石的合成

以羟丙基甲基纤维素（hydroxypmpylmethyl cellulose,HPMC）水凝胶作为模板合成了羟基磷灰石．利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等检测手段对所得的产物进行了形貌与结构表征．结果表明：HPMC水凝胶模板可以诱导羟基磷灰石的形成;模板分子上的多羟基与磷灰石晶体有一定的相互作用,模板的疏水微区和凝胶网络结构为磷灰石的形成提供了微环境,也决定着磷灰石晶体的微观形貌．     

多孔羟基磷灰石纳米颗粒的制备与缓释性能

在碱性条件下,分别以Ca（NO3）2、P2O5为钙源和磷源,以水-乙醇混合溶液为反应介质,采用水热/溶剂热法合成多孔羟基磷灰石（HA）纳米颗粒。通过透射电镜（TEM）、X-线衍射仪（XRD）及傅里叶红外光谱仪（FT-IR）表征、分析了其形貌和组成。用紫外分光光度法（UV-SP）考查了盐酸阿霉素药物在多孔羟基磷灰石纳米颗粒上的吸附和脱附行为,二者均表现出先快后慢再快的特点,说明多孔羟基磷灰石纳米颗粒作为药物载体有着很好的应用前景。