张兴栋:生物医用材料产业结构调整在即

近年我国生物医用材料产业发展有很大进步，表现在：年产值数亿元的企业已陆续涌现，较大规模的企业已经开始形成（虽与国际相比规模不是很大），部分产品开始出口，来自民间的产业资本投资力度加大，中国高技术生物医用材料产业逐渐形成。存在的问题是中国自创技术的产业化能力差，产品档次还需大的改进。在日趋深化的国际化竞争下，中国生物医用材料行业面临前所未有的压力，所以中国生物医用材料企业必须用高新技术来装备自己，并扩大生产规模，实现规模化生产。若没有这一意识，不说国际市场，就是在国内市场的发展也非常困难。

微纳米结构生物材料在骨组织再生修复中的研究进展

天然骨组织由有机纳米材料胶原纤维和无机纳米材料羟基磷灰石组成,具有独特的微纳米结构以及传统人工合成材料无法比拟的生物功能和力学性能优势。在组织工程和再生医学的研究中,模拟天然骨组织层次特征的微纳米结构生物材料是研究热点之一。近年来,研究人员发现微纳米结构生物材料能有效调节细胞增殖、分化和迁移,促进细胞成骨分化,进而促进体内骨组织再生。本文综述了利用天然骨组织层次特征指导材料分层设计的研究进展以及微纳米结构生物材料的细胞相互作用特性和在骨组织工程中的应用,以期为生物材料的设计提供新思路。

多晶金刚石烧结中晶粒表面石墨化的实验研究

利用X射线微区衍射,X射线光电子谱(XPS)及激光拉曼光谱等分析,对高温高压下以金刚石微粉为原料的多晶金刚石烧结过程中,金刚石晶粒表面石墨化现象进行了考察。结果表明,虽经历了烧结过程,但在没有掺杂剂作用的区域内,没有发现金刚石晶粒表面的石墨化。晶粒表面石墨化的高峰期,处于掺杂剂刚开始液化,但尚未饱合充填金刚石晶粒间空隙的烧结初期阶段,随着液相掺杂剂的饱和充填和作用,金刚石晶粒表面的石墨消失,并最终完成多晶金刚石的烧结。

生物医用有色金属材料研究现状与未来发展

生物医用有色金属材料发展迅速,形成了适应不同体内环境、不同组织的医用有色金属材料及器件体系;着眼未来开展领域研究规划,提升新型医用有色金属材料及器件的临床应用水平,兼具理论研究与实践应用价值。本文论述了生物医用有色金属材料在耐蚀性、耐磨性、疲劳强度及韧性、生物适配性等方面的关键性能要求,系统梳理了永久性植入有色金属材料、生物可降解有色金属材料、多孔医用有色金属材料、医用有色金属表面改性等细分领域的研究进展、发展趋势与科学问题。在凝练各类生物医用有色金属材料未来研究方向的基础上,提出了加强基础与关键核心技术研究、组建“产学研医监”协同创新体、建立相关标准及规范、培育高精尖人才体系等发展建议,以期为新型材料发展布局与前沿技术研发提供先导性参考。

生物医用材料国际市场走势

在高技术材料市场中,生物医用材料可以说是技术附加值最高、最有生气的朝阳产业。在全球市场持续膨胀的刺激下,生物医用材料正在成长为世界经济的一个支柱性产业。

如何应对生物医用材料产业挑战

我国现代生物医用材料及制品产业体系基本上还未形成，在进口品威迫下其发展已面临严峻的挑战，必须注入新技术，新产品，调整产业技术结构，才有可能改变落后的现状。

中国口腔种植的40年

口腔种植学是20世纪口腔医学最重要的高科技成果之一。中国口腔种植学也是"因改革开放而生,因改革开放而兴"。2019年迎来了新中国70华诞,本刊特邀两位亲历并见证了中国口腔种植学起步、发展的生物材料学专家和口腔种植临床专家,对40年来中国口腔种植学的发展历程做一个回顾和总结。两位专家的切身经历表明,只有通过交叉学科的口腔种植研究,不断科技创新,才是引领中国的口腔种植学技术进步的驱动力。

浆料发泡法制备生物活性多孔钛及其性能

应用传统的浆料发泡法,通过孔隙优化,成功制备出力学性能与骨匹配的多孔钛。扫描电镜分析发现其孔隙相互连通成三维网状结构;经碱热处理的多孔钛在模拟体液中浸泡14d后,表面被一层类骨磷灰石覆盖,具有良好的生物活性。此多孔钛有望成为理想的负重骨缺损修复材料。

在动态模拟体液中致密CaP陶瓷表面形貌对类骨磷灰石层形成的影响研究

磷酸钙陶瓷植入体内后其表面类骨磷灰石层的形成是诱导成骨的先决条件。本实验在模拟体液 (Simu-lated body fluid,SBF)以人体骨骼肌组织的正常生理流率 (2 ml/ 10 0 m l· min)下 ,研究在动态 SBF中致密磷酸钙陶瓷表面形貌对类骨磷灰石层形成的影响。结果表明 :在生理流速条件下 ,材料的粗糙表面有利于类骨磷灰石层的形成 ,加大 SBF中 Ca2 +、HPO4 2 -离子浓度 ,类骨磷灰石层的形成速度加快。本研究进一步证实了材料的几何形貌对类骨磷灰石形成的影响 。

生物材料溶血性标准化评价方法比较:溶血率法和氰化高铁血红蛋白法

采用游离血红蛋白直接测定法即溶血率测定法 (根据 ISO/ TR74 0 5 )和氰化高铁血红蛋白法 (根据 ISO10 993- 4 )测定了羟基磷灰石 (陶瓷 )和胶原 (高分子材料 )的溶血性能 ,结果提示这两种方法的结论是一致的 ,且氰化高铁血红蛋白法较血红蛋白直接测定法有灵敏、稳定、可比性好等优点 ,值得推广应用。但它存在着一些标准中尚未明确规定的问题。作者在大量试验和不违背标准原则的基础上提出了一些改进意见 ,使它更具有可操作性 。

^(60)Co辐照灭菌对胶原膜体外稳定性影响的研究

为了探讨60Co辐照灭菌方法对胶原膜稳定性的影响,牛跟腱胶原膜、牛皮胶原膜经60Co辐照灭菌,对灭菌前后胶原膜的溶胀度、收缩温度和抗胶原酶酶解能力等指标进行了测定,并对胶原膜交联度及稳定性进行了初步评价。应用红外光谱分析对其机理进行了探讨。结果表明:经60Co辐照后,胶原蛋白分子间发生了共价交联,两种胶原膜的溶胀度减小,胶原酶酶解时间增加,胶原膜的交联度及稳定性增加,无菌检查合格。但收缩温度降低,辐照时如不采用任何保护胶原的措施,胶原的分子结构将遭到一定程度的破坏。

共滴定法制备纳米羟基磷灰石/胶原复合材料及其性能

以饱和Ca(OH)2溶液的上清液、磷酸和可溶性胶原为原料,在37℃、中性条件下,采用共滴定法制备纳米羟基磷灰石/胶原复合仿生骨修复材料。用XRD、FTIR、扫描电镜、透射电镜对材料晶相组成、微观形貌、结构、化学组成、晶粒大小进行分析。复合材料的抗压强度用电子万能实验机测试。结果表明:复合材料由弱结晶的纳米尺度(5nm×60nm～20nm×80nm)的羟基磷灰石和胶原纤维组成。复合材料在晶相组成、化学组成和晶体尺寸上类似于天然骨。复合材料的抗压强度(168.85MPa)和弹性模量(5.87GPa)介于致密骨和牙本质之间。此复合材料有望成为理想的骨修复材料。

纳米羟基磷灰石/胶原复合材料的制备及生物学评价

低温下,水热合成的纳米羟基磷灰石浆液与中性胶原溶胶混合,升温使羟基磷灰石晶体与胶原自组装形成复合凝胶,经洗涤、冻干,获得羟基磷灰石/胶原复合材料。采用XRD,FTIR和TEM对复合材料的特性进行研究,结果表明:羟基磷灰石晶体尺寸为16nm×40nm;复合材料的晶相组成,羟基磷灰石晶体大小、胶原纤维的结构等都与天然骨相似。采用骨髓嗜多染细胞微核实验、致敏实验、以及细胞毒性实验对复合材料进行生物相容性评价。小鼠骨髓微核率为1.6±0.9,与阴性对照组无显著性差异,和阳性对照组有显著性差异。最大剂量法实验表明复合材料无致敏作用。滤膜扩散实验证明复合材料无细胞毒性。复合材料骨内植入的组织学分析表明,4周时,在材料和骨组织的界面处有新骨生成,12周时,界面处有大量的新骨形成。皮下植入44周后,材料降解成碎片,纤维组织长入材料降解区域。本研究制备的纳米羟基磷灰石/胶原复合材料具有体内降解和促进骨形成的能力。不具有致染色体畸变作用、皮肤致敏作用和细胞毒性,是一种生物相容性良好的潜在的骨替换材料。

致密磷酸钙陶瓷在动态SBF中类骨磷灰石层形成研究

磷酸钙陶瓷植入体内后其表面类骨磷灰石层的形成是诱导成骨的先决条件.本实验在模拟体液(simulated body fluid, SBF)以人体骨骼肌组织内体液的正常生理流率(2mL/100mL.min)和偏离正常生理流率流动的动态条件下,研究在动态SBF中影响致密磷酸钙陶瓷表面类骨磷灰石层形成的因素.结果表明:在生理流率条件下,材料的粗糙表面有利于类骨磷灰石的形成,加大SBF中Ca2+、HPO2-4离子浓度,类骨磷灰石层的形成速度加快.比起通常使用的静态浸泡试验,SBF以生理流率流动的动态试验能够更好地模拟类骨磷灰石生长的体内环境.动态SBF对了解类骨磷灰石形成,进而了解磷酸钙陶瓷在体内诱导成骨机理是十分有用的.

多孔纳米羟基磷灰石聚乳酸复合材料的制备及其界面研究

本文以TIPS法 ,在溶液中制备得到多孔纳米羟基磷灰石 聚乳酸复合材料 ,并对无机相与有机相之间的界面结合情况进行了研究 。

钽阳极氧化膜的半导体性研究

用电容测量技术和电化学阻抗技术研究了高纯钽丝在稀磷酸（质量分数为0.01%,0.10%和1.00%）、氨水（pH=11）和饱和CO2水溶液（pH=4）中阳极氧化形成的氧化钽膜在酸性缓冲液（pH=2）中的半导体性和阻抗特性。实验结果表明,来自非磷酸系的阳极氧化钽膜呈现出双极性（p-n）半导体结构特征,而来自磷酸系的则表现为三极性（n-p-n）;且非磷酸系阳极氧化钽膜的施主浓度（0.6×1019cm–3）明显低于磷酸系的（0.7×1019~2.2×1019cm–3）。但磷酸系阳极氧化钽膜的耐酸腐蚀性弱于非磷酸系的。这些可能是磷酸根离子嵌入氧化钽膜外层的结果。

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的骨桥接性研究

羟基磷灰石 (Hydroxyapatite ,HA)涂层与宿主骨之间有一定间隙的情况下新骨能长入间隙 ,形成骨键合 ,起到桥接作用 ,在临床上具有非常重要的作用。然而 ,多大的间隙为HA涂层最大桥接距离 ,各种实验数据相差很大。本实验在纯钛基底上用等离子喷涂及水蒸汽后处理法制得结晶度为 88% ,厚约 10 0 μm的HA涂层。选用狗的股骨为实验对象 ,纯钛和HA涂层为植入体 ,植入体与宿主骨之间的间隙为 2mm。组织形貌学显示 :12周后 ,HA涂层与宿主骨之间的间隙被新骨充满 ,涂层与骨之间形成直接的骨键合 ;而纯钛植入体与宿主骨之间的间隙为纤维组织充填。

多孔磷酸钙陶瓷在动态SBF中类骨磷灰石形成的研究

本实验在模拟体液 (SBF)以静止、等于或大于骨骼肌组织内体液正常生理流率 (2 m l/ 10 0 m l· min)的流动条件下 ,研究多孔磷酸钙陶瓷上类骨磷灰石的形成。结果表明 :SBF在生理流率 (2 m l/ 10 0 ml· m in)情况下 ,材料仅在多孔磷酸钙陶瓷孔隙内部形成类骨磷灰石 ;静态 (0 ml/ 10 0 ml· m in)情况下 ,多孔磷酸钙陶瓷材料表面有类骨磷灰石形成 ;高于生理流率 (10 ml/ 10 0 m l· min)时 ,表面和断面均无类骨磷灰石形成 ,但如果增加 SBF中的 Ca2 +、HPO42 -的浓度 ,则在孔隙内部有类骨磷灰石形成。生理流速条件下的结果与多数肌肉内植入磷酸钙陶瓷试验的结果一致 :仅在多孔材料内部成骨。这个结果表明 ,比起通常使用的静态浸泡试验 ,SBF以生理流率流动的动态体外试验能够更好地模拟类骨磷灰石生长的体内环境。动态 SBF对了解类骨磷灰石形成 。