3D打印制备HA/PCL复合材料组织工程支架的研究

应用熔融沉积成型技术（FDM）制备羟基磷灰石（HA）/聚己内酯（PCL）组织工程支架,探讨其内部结构和力学性能。以羟基磷灰石和聚己内酯为原料,采用熔融共混技术分别制备HA质量分数为20%的nano-HA/PCL和micro-HA/PCL复合材料,使用自主研发的熔体微分FDM 3D打印机制备HA/PCL复合材料组织工程支架。通过显微镜观察发现,所制备的nano-HA/PCL和micro-HA/PCL组织工程支架具有均匀分布且相互连通的近似矩形的孔隙。nano-HA/PCL和micro-HA/PCL组织工程支架的断面图分析结果表明,nano-HA/PCL组织工程支架中HA粒子分布均匀,而micro-HA/PCL组织工程支架中HA粒子发生了团聚,导致nano-HA/PCL组织工程支架的拉伸强度和弯曲强度均高于micro-HA/PCL组织工程支架。因此,利用熔体微分FDM 3D打印机打印生物活性nano-HA/PCL复合材料组织工程支架在骨组织工程中具有潜在的应用前景。     

生物玻璃填充牙科复合树脂材料的制备及其性能

通过光固化的方法制备以磷灰石玻璃陶瓷和气相二氧化硅为无机填料的牙科复合树脂.采用扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)对复合材料的微观形貌进行分析,测量复合材料的三点抗弯强度.采用体外模拟体液(Simulated body fluid,SBF)浸泡法测试材料的生物活性.研究结果表明:材料的抗弯强度达到(137±10)MPa,能够满足牙齿修复的力学性能要求;材料往SBF中浸泡3 d后,在表面形成矿化的碳酸磷灰石晶体层,表明材料具有较强的生物活性,可加快该材料植入人体后与骨的结合,并有利于龋齿的修复愈合.     

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。     

镁合金基HA材料生物相容性及生物活性的研究

采用电泳沉积法制备了镁合金基羟基磷灰石表面涂层生物复合材料.利用动物体内埋植实验和SBF浸泡实验分别对复合材料生物相容性及生物活性进行研究.将SD大鼠分为对照组和植入组,植入一定的时间后,取植入物周围组织进行切片、HE染色和组织分析;将复合材料恒温浸泡于SBF溶液四周后取出,通过检测复合材料表面生长磷灰石的能力作为评价该材料的生物活性.实验结果是植入物周围出现组织增生,有结缔组织及新生血管的形成,未见明显的组织炎症反应,无多核的巨细胞、淋巴细胞和中性粒细胞等炎细胞的浸润;复合材料浸泡于SBF溶液后,复合材料表面形成一层类骨磷灰石.表明镁合金基羟基磷灰石生物复合材料无细胞毒性,不引起机体免疫反应,能诱导磷灰石的形成,具有良好的生物相容性及生物活性.     

羟基磷灰石含量对纳米粒子-聚己内酯复合材料性能的影响

水热法合成纳米羟基磷灰石(HA)并将其分散在己内酯中,以其羟基为引发剂,在催化剂的作用下,引发己内酯开环聚合,制备纳米粒子-聚合物复合材料.NMR、DSC、XRD、PLM以及力学性能试验,探讨纳米粒子含量对复合材料的性能影响.随着纳米粒子含量的增加,聚己内酯(PCL)聚合度逐渐降低,在较高HA含量时,仍然存在较多的纳米粒子团聚;复合材料中PCL的结晶度基本不随纳米HA含量的变化而变化;HA含量为5wt%时,复合材料的断裂延伸率、抗拉强度以及压缩模量达到最大值;HA含量低于20wt%时,复合材料的弹性模量随着纳米粒子含量的增大而增加.     

羟基磷灰石在聚酰亚胺酸薄膜表面的生长

采用自行合成的聚酰亚胺酸(PAA)作为基体,分别采用模拟体液(SBF)浸泡、交互浸渍在CaCl2和K2HPO4·3H2O溶液中的两种方法,研究了羟基磷灰石的形成和生长.PAA薄膜在SBF中长时间的浸泡,难以促使磷灰石在其表面生成.而采用交互浸渍法,羟基磷灰石可以沉积在PAA薄膜的表面.所生成的羟基磷灰石通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)作了表征.     

影响α-TCP和HA生物陶瓷表面形成类骨磷灰石的形貌、结构的因素研究

以磷酸三钙（α-TCP）和羟基磷灰石（HA）生物陶瓷为研究对象,采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）研究αTCP和HA在模拟体液（SBF）及磷酸盐缓冲液（PBS）中浸泡后表面类骨磷灰石的生长和形成,考察初始溶液的离子成分和浓度及陶瓷溶解性能对形成类骨磷灰石的形貌、结构的影响.实验表明：在SBF及PBS中浸泡后,HA仅在SBF中有少量的类骨磷灰石颗粒生成;α-TCP在SBF中表面形成类骨磷灰石颗粒,而在PBS中形成片状的磷酸八钙（OCP）,XRD和SEM结果分别从结构和形态学方面确认磷酸八钙在     

纳米HA-PCL复合生物材料的结晶行为研究

通过针状纳米羟基磷灰石(HA)的-OH引发ε-己内酯(ε-CL)开环聚合,制备了HA-PCL复合生物材料,通过FTIR、XRD、DSC及PLM考察了HA对PCL结晶行为的影响。研究结果表明:HA的加入对PCL起到结晶成核促进作用,但限制了PCL的结晶,使之比纯PCL呈现低的结晶度,而且除HA质量分数为1%的HA-PCL中的PCL可以在45℃形成消光黑十字球晶之外,其他样品在实验温度下只能形成细小的晶粒;另外,HA质量分数的变化对PCL的结晶度和结晶晶型的影响不明显。     

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.     

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.     

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.     

原位制备聚己内酯和羟基磷灰石复合材料

采用溶胶-凝胶技术和真空干燥技术,原位制备了聚己内酯(PCL)和羟基磷灰石(HAP)多孔复合材料.对样品进行扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和拉曼散射光谱(Raman)表征和分析.结果表明,羟基磷灰石与聚己内酯分子间存在弱氢键作用;当羟基磷灰石在复合材料中的质量分数低于40％时,没有明显的相分离现象出现.     

TZP增韧HA复合材料的电镜研究

用透射电子显微镜对四方氧化锆多晶（TZP）增韧羟基磷灰石（HA）复合材料的微观相结构进行了观察与分析。结果表明，氧化锆的加入没有改变羟基磷灰石的晶体结构，羟基磷灰石材料的生物活性没有降低。氧化锆以三种晶形存在，即单斜氧化锆、四方氧化锆和立方氧化锆。单斜氧化锆的出现说明材料内发生了四方氧化锆（t-ZrO2）向单斜氧化锆（m-ZrO2）马氏体相变，这种马氏体相变有利于提高HA材料的韧性。力学性能结果表明，加入ZrO2后，材料的断裂韧性明显提高。同时对TZP增韧HA材料的增韧机制进行了探讨，并认为ZrO2对HA材料的增韧机制主要是应力诱导相变增韧和相变诱发微裂纹增韧。     

Low temperature spark plasma sintering of TC4/HA composites

Ti6Al4V/hydroxyapatite composites(TC4/HA) have been prepared by high energy ball milling and low temperature spark plasma sintering at 600 °C, 550 °C, 500 °C and 450 °C, respectively. The sintering temperature of the composites was sharply decreased as the result of the activation and sur fi cial modi fi cation effects induced from high energy ball milling. The decomposition and reaction of hydroxyapatite was successfully avoided, which offers the composites superior biocompatibility. The hydroxyapatite in the composites was distributed in gap uniformly, and formed an ideal network structure. The lowest hardness, compressive strength and Young's modulus of the composites satisfy the requirements of human bone.     

原位合成纳米羟基磷灰石/葡甘聚糖复合材料流变特性研究

采用原位合成法制备HA/KGM溶胶,应用单因素实验方法研究KGM质量分数、温度、pH值对复合溶胶黏度的影响.结果表明,HA/KGM溶胶黏度随KGM质量分数、pH值增加而递增,随温度上升而下降,但过高质量分数和pH值时溶胶转变成凝胶,黏度急剧下降.较高pH值和较高的质量分数不利于形成均匀的HA/KGM复合溶胶.此结果可为HA/KGM复合材料进一步研究提供参考.     

羟基磷灰石/碳纳米管复合生物材料的制备与表征

为了赋予碳纳米管(CNTs)表面良好的生物性能,拓展CNTs在硬组织生物材料及组织工程支架材料中的应用,采用化学共沉淀和水热后处理法宏量制备了羟基磷灰石(HA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料,通过调节制备过程中浓硝酸纯化的MWCNTs加入量,考察不同MWCNTs含量的HA/MWCNTs复合材料的结合形式.扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征结果表明,当ω(MWCNTs)＝15%时,MWCNTs表面均匀地包覆了一层由纳米HA晶粒紧密相连的膜层,在此情况下MWCNTs与纳米HA形成最佳结合状态.体外细胞培养实验表明,制备的HA/MWCNTs复合材料具有良好的生物相容性.     

羟基磷灰石复合生物材料的研究进展

羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.但是,由于材料本身力学性能较差制约了羟基磷灰石的进一步应用,因此提高及制备综合性能优越的复合生物材料是当今研究的重心和热点.本文综述了羟基磷灰石（HA）复合生物材料的最新进展和研究现状,并简单探讨了它们的发展方向.     

Preparation of bioactive glasses with controllable degradation behavior and their bioactive characterization

Bioactive glasses and ceramics have been widely investigated for bone repair because of their excel-lent bioactive characteristics. However, these biomaterials undergo incomplete conversion into a bone-like material, which severely limits their biomedical application. In this paper, borosilicate bioac-tive glasses were prepared by traditional melting process. The results showed that borosilicate glasses possessed high biocompatibility and bioactivity. In addition, when immersed in a 0.02 mol/L K2HPO4 solution, particles of a borate glass were fully converted to HA. The desirable conversion rate to HA may be achieved through the adjustment of the B2O3/SiO2 ratio. The results of XRD and FTIR analysis indicated that the degradation product was carbonate-substituted hydroxyapatite, which was similar to the inorganic component of bone.