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.     

生物矿化与仿生材料的研究现状及展望

对于天然生物材料中的矿化组织结构和矿化机理的充分认识,可以为仿生设计与合成具有特定结构和功能的材料和器件提供理论依据。生物矿化组织的显微分级结构主要取决于生物控制的分子过程,包括晶体生核、生长,以及矿物结构的堆积方式,材料科学家和化学家首先在这一关键问题上做出了贡献。随着研究的深入,分子生物学家的加入,使这一研究已发展到细胞和基因的水平。探讨生物矿化过程中分子控制机理,即有机模板对无机晶体的调制作用,最具代表性的就是有机/无机界面分子识别理论。在此基础上给出生物矿化机理以及仿生制备的研究方向。     

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。     

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。     

仿生材料设计与制备的研究进展

自然界中一些生物体的优异结构和特性给人类在不断制造和更新新型材料的过程中带来灵感和启发．根据这些生物体的优秀特征综述仿生材料的主要设计思想和方法，重点分析目前一些典型仿生材料如仿生复合材料、仿生陶瓷材料、仿生纳米材料和仿生涂层材料等设计和制备研究的新进展和存在的困难，并提出一些新的材料设计思想方法和制备的模型，对仿生材料的设计和研究等均具有指导意义，最后则展望了仿生材料的发展前景．     

重组类人胶原蛋白Ⅱ仿生人工骨材料的制备

目的 采用重组类人胶原蛋白Ⅱ(recombinant human-like collagen Ⅱ,RHLCⅡ)制备仿生人工骨复合材料,并对复合材料进行研究.方法 采用相分离一冷冻干燥法制备RHLCⅡ复合材料;利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪和万能电子材料实验机对材料的理化性能进行表征;选择急性毒性实验、溶血实验、皮内实验和热原实验对材料的生物相容性进行评价.结果 RHLCⅡ复合材料在晶相组成、化学组成和晶体尺寸方面均类似于天然骨,抗压强度和弹性模量介于致密骨和牙本质之间;复合材料的急性毒性实验、溶血实验、皮内实验和热原实验均为阴性.结论 RHLCⅡ复合材料具有良好的理化性质和生物相容性,有望成为培养自体成骨细胞的理想支架材料.     

珍珠层作为骨修复材料的研究进展

寻找和研制理想的骨修复材料一直是生物材料研究的热点之一。珍珠层作为生物骨替代材料,其优势在于含有具有诱导成骨作用的有机成分、合适的降解性能以及与人骨组织接近的力学性能。本文综述了珍珠层的结构、无机成分、有机成分、细胞相容性和生物降解性,这些研究结果表明,珍珠层具有很好的生物相容性。同时还分析了珍珠层作为骨修复材料存在的问题,展望了珍珠层作为骨修复材料应用的前景。     

以仿生思想造出新型骨修复材料 临床骨修复有了新方法

正我国每年由各类骨疾病、交通伤等意外伤害引起骨组织缺损或坏死的病人有数百万之多,骨修复材料有着巨大的临床需求。华南理工大学教授王迎军及其团队以仿生思想为指导,制备出磷酸钙类生物活性陶瓷骨修复体,并实现临床应用。其成果磷酸钙类生物活性陶瓷和骨修复体模板法仿生制备新技术及临床应用,也获得了2013年度国家技术发明奖二等奖。     

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。     

自然骨微管的三维仿生重建及两相流分析

采用MATLAB、Mimics和PROE软件对观察骨组织切片获得的骨组织微观数据进行了三维重建和辅助设计，获得了骨微管的三维结构．通过对骨微管结构的细胞及细胞悬液的两相流分析，得出了结构中细胞浓度的分布．骨微管重建结构与根据能量守恒定律设计的骨微管结构比较的结果表明，骨微管结构的孔隙率较高，管道间距较均匀，比表面积更大，但由于该结构的细胞体积分数（1．635％～2．131％）不如按照能量守恒定律设计的骨微管内细胞体积分数（1．960％～2．050％）均匀，因此在设计人工骨支架时应优先考虑体外培养所需的流场环境，并在此基础上保证流道间距尽可能均匀、比表面积尽可能大，以确保材料降解的同步性和充分性．     

磷酸钙与胶原双相多级仿生骨组织工程支架研究

磷酸钙与胶原是天然骨组织的重要组成成分,介绍了一种仿生设计磷酸钙与胶原双相复合的多级仿生骨组织支架.采用双氧水发泡技术精确定制磷酸钙支架孔结构,结合真空灌注胶原以及仿生矿化技术,构建磷酸钙,胶原双相多级仿生骨组织支架,材料的孔结构及化学组分可实现定制设计.通过对支架材料测试表征,结果显示,这种无机/有机/无机多级仿生支架材有良好的力学性能.材料的体外细胞实验结果证实,这种多级仿生支架材料具有良好的生物相容性.     

釉原蛋白诱导氟基硅酸钙仿生矿化牙齿性能研究

牙组织修复与再生一直是医学亟待解决的问题.采用氟基硅酸钙生物陶瓷材料对牙齿进行仿生矿化修复,在模拟仿生矿化液中,对酸蚀的牙齿进行处理,在釉原蛋白诱导下进行矿化,构建仿生牙组织结构.矿化层的性能表征结果显示,釉原蛋白诱导氟基硅酸钙能在牙釉质表面形成仿生矿化层,且较单一的氟基硅酸钙诱导形成磷灰石矿化层更加致密,力学性能更加优异,且晶粒有序排列,沿着一定方向定向生长,形成类似于骨及牙齿的纳米磷灰石晶粒结构,具有较好的生物相容性.     

硫酸钙富血小板血浆活性人工骨的制备及其理化性能研究

探讨了硫酸钙/富血小板血浆人工骨的制备及其理化性能。以100g/α-半水硫酸钙和富血小板血浆24mL(标准稠度)制备复合人工骨。经扫描电镜观察、X线晶体衍射分析、生物力学测试及体外降解实验,研究复合人工骨的组成结构、力学性能及降解特点。硫酸钙/富血小板血浆人工骨以5～10μm柱状晶体为主要骨架,其间布满直径约1μm的小片状或短柱状结晶,分布均匀,晶体间结合紧密。复合人工骨的抗压强度为38.5MPa。100%体外降解时间为41d。结果表明,硫酸钙/富血小板血浆人工骨可用作骨移植替代材料。     

高韧性复相陶瓷材料的仿生结构设计、制备与力学性能

从天然生物材料 (竹、木、贝壳等 )结构出发 ,提出了高韧性复相陶瓷材料仿生结构设计新思路及设计的基本要点 .针对仿贝壳珍珠层结构特征 ,采用轧膜或流延成型工艺 ,成功制备出仿贝壳珍珠层结构特征的Si3 N4 /BN层状陶瓷材料 .通过对该材料的结构参数和几何参数进行优化设计 ,可获得优异的力学性能 :断裂韧性在 2 0～ 2 8MPa·m1/ 2 ,断裂功高于 40 0 0J/m2 ,同时抗弯强度可保持在 5 0 0～ 70 0MPa .并分析了该材料具有高韧性的原因 ,提出了仿生结构陶瓷材料的增韧机制     

仿生叠层复合材料的研究现状与发展

一些天然的生物材料在结构和性能上具有优异的匹配性 ,这些结构特征为人工合成复合材料提供了一些有益的启示 文中在分析某些天然生物材料的强韧化机理的基础上 ,系统地介绍了仿生复合材料尤其是叠层复合材料的仿生设计原理、制备方法、主要研究内容和现状 指出考虑工艺参数的影响 ,制备出材料并建立相关条件下的仿生模型 ,对材料在应用领域的发展具有积极意义     

高温蒸煮法制备牛骨粉的工艺研究

牛骨是一种肉类加工副产品,其营养价值极高,由牛骨制备的牛骨粉可开发出很多功能性食品,其工艺开发利用前景较好。本研究为确定高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺参数,选取市售鲜牛骨,以骨水比、蒸煮温度、蒸煮时间为单因素,在单因素实验的基础上进行正交优化,以确定高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺。结果表明:高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺参数为骨水比1:2.5、蒸煮温度118℃、蒸煮时间90 min,在该条件下制备得到的牛骨粉200目筛下物得率最高,为69.69%。     

超疏水型生态修复材料的制备及性能影响规律

为提高砂质土壤保水蓄水能力,制备出一种性能优异的超疏水型生态修复材料,以砂质土壤为芯料,通过调整覆膜材料的种类、掺量和芯料级配,并在芯料表面构建纳米粗糙结构,探究该材料防渗性和透气性的影响规律.结果 表明:在选取覆膜材料时,疏水树脂的表面能应小于30mN·m-1;为提升该材料的防渗性能,芯料级配分布的相对标准偏差α应大...     

Kiel骨理化性能的实验分析

对牛密质Kiel骨的理化性能进行了研究,分析了Kiel骨的理化性能和其临床应用之间的关系,以便对Kiel骨的性能进行改进并寻找异种骨材料加工的新方法.采用牛腿骨骨干根据Salama报道的方法制备了Kiel骨,并对材料进行红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)、差热扫描分析(DSC)、单轴拉伸力学性能测试.结果表明经过一系列处理后,Kiel骨的无机成分主要是与人骨天然成分相同的羟基磷灰石,同时这种加工方法对有机成分的脱除并不彻底,经H2O2处理后,胶原蛋白只发生变性而并没有被脱除,这种结构变化使Kiel骨的力学性能下降.Kiel骨由于脱除了主要的免疫原性物质,其它的弱抗原物质发生蛋白质变性,其免疫原性较弱,但由于蛋白质变性降低了它的力学强度,同时也影响了胶原蛋白的生理功能,使植入材料的成骨性能较差,影响了其在临床上的广泛应用,采用温和的脱蛋白剂替代强氧化剂能够改善Kiel骨的理化性能.     

碳纳米管/印迹聚合物复合材料的制备及应用

采用人工方法合成分子印迹聚合物,具有制备简单、选择性好、稳定性高等优点,在吸附分离、固相萃取和化学传感等领域有了广泛的应用.机械强度高、比表面积大和导电性能好等优点使得碳纳米管成为印迹聚合物复合材料制备中优选的基底材料之一.本文主要介绍了近十年来碳纳米管/印迹聚合物复合材料的制备方法及应用范围,并在此基础上对其将来的发展进行了展望.引用文献72篇.