钙锶镁锌交联藻酸盐水凝胶的制备及其细胞相容性研究

目的:制备4组含不同种类二价金属离子Ca^(2+)、Sr^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)交联的藻酸盐凝胶支架,检测其理化性能,观察MC3T3-E1细胞在各组凝胶表面的黏附、增殖及成骨分化情况。方法:配制4组离子总浓度为6.5g/L且含不同种类Ca^(2+)、Sr^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)的混合溶液作为交联剂,与海藻酸钠溶液发生螯合反应制备多离子交联水凝胶,依据所含离子种类分为Ca组、Ca-Sr组、Ca-Sr-Mg组、Ca-Sr-Mg-Zn组,Ca组为对照组。使用扫描电镜观察凝胶冻干后的表面形态,检测其降解、溶胀性能及Sr^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)析出浓度。将MC3T3-E1细胞接种在水凝胶表面,观察细胞黏附形态,采用CCK-8法和活死染色法评价其生物安全性和细胞增殖能力。诱导MC3T3-E1细胞成骨分化,检测ALP活性,茜素红染色观察钙盐沉积情况,RT-qPCR检测成骨基因的表达。结果:与Ca组相比,Ca-Sr组、Ca-Sr-Mg组、Ca-Sr-Mg-Zn组水凝胶的孔隙更均匀致密,凝胶的降解速度与溶胀率均减小(P<0.05),细胞在凝胶表面的黏附形态由球形变为多角形;与Ca组比较,Ca-Sr组、Ca-Sr-Mg组、Ca-Sr-Mg-Zn组水凝胶表面的细胞增殖活性、细胞内ALP活性、钙结节生成面积及I型胶原、骨形态发生蛋白2、Runt相关转录因子2等成骨基因的表达量升高(P<0.05),且Ca-Sr组、Ca-Sr-Mg组、Ca-Sr-Mg-Zn组水凝胶表面的细胞增殖活力及成骨分化效果依次提高(P<0.05)。结论:较Ca^(2+)交联的海藻酸钙水凝胶相比,使用Ca^(2+)、Sr^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)混合金属阳离子作为交联剂,能改善藻酸盐水凝胶的理化性能,促进MC3T3-E1细胞在凝胶表面的黏附及成骨分化。

生物活性离子改性透钙磷石骨水泥的生物和理化性能

背景:透钙磷石骨水泥作为一种骨替代和骨填充材料,因其具有良好的生物相容性、骨传导性等优点,尤其是相比于其他磷酸钙类骨水泥具有更好的生物降解能力,在骨修复方面有重要应用价值,但也因其存在机械性能不足、固化反应快及注射性能差等问题的限制,目前一般只能用于非负重区骨的修复。目的:探讨生物活性离子(金属离子和非金属离子)改性透钙磷石骨水泥,以期拓展使用范围。方法:利用Pub Med、Science Direct和中国知网、万方数据库检索2018-2023年发表的文献,中文检索词为“金属离子,铁,铜,锶,镁,锌,非金属离子,改性,骨,透钙磷石骨水泥”;英文检索词为“metal ion,iron,Fe,copper,Cu,strontium,Sr,magnesium,Mg,zinc,Zn,non-metal ion,modification,bone,Brushite Cements”。通过阅读标题、摘要对所得文献进行初筛,排除重复及内容不相关文献,最终纳入64篇文献进行综述。结果与结论:(1)生物活性离子影响透钙磷石骨水泥水化反应过程,不同离子以离子取代的方式掺入透钙磷石骨水泥晶体结构中,改变了骨水泥晶体形态,引起凝固时间、注射性、抗压强度等理化性能改变。(2)离子改性的透钙磷石骨水泥因不同的晶体结构而产生不同的离子释放效应,不同类型离子具有如促血管生成/成骨、抗菌及抗肿瘤等特性而发挥作用,此外,透钙磷石骨水泥具有良好的生物降解性,这对于各离子性能的发挥具有极大优势。(3)不同离子改性透钙磷石骨水泥理化性能影响如下:铁、铜、锶、镁、锌、银、钴可延长凝固时间;锶、镁可提高注射性能;铜、锶、镁、银、硅可增强抗压强度;能同时改善透钙磷石骨水泥以上3种理化性能的离子有锶、镁;良好的理化性能是临床应用的前提,故离子改善透钙磷石骨水泥的凝固时间、注射性及抗压强度等性能对骨水泥的研究应用具有重要意义。(4)不同离子改性透钙磷石骨水泥生物性能影响如下:铜、锶、镁、锌、钴、锂、硅、硒具有促血管生成/成骨效应;铁、铜、镁、锌、银具有抗菌特性;镁离子具有抗炎特性;铜、硒具有抗肿瘤性。(5)综上所述,镁离子能改善透钙磷石骨水泥凝固时间、注射性和抗压强度,同时具有促新生血管生成/成骨及抗菌性,对合并感染的骨缺损治疗具有良好应用前景;此外,铜还具有抗肿瘤特性,因此铜离子在感染、肿瘤引起的骨缺损治疗方面有巨大潜力;只是目前相关研究仍处于基础研究阶段,不同离子掺杂浓度和合成条件等对透钙磷石骨水泥理化性能的影响需进一步探索,同时对于生物性能影响也需更长期的研究观察。

金属离子促血管生成机制及在骨组织工程中的应用

背景:多种金属离子因具有良好的血管生成活性,并参与成骨中血管新生等生理过程,在骨组织工程领域的研究和应用正日益深入。目的:系统性阐释铜(Cu2+)、镁(Mg2+)、锶(Sr2+)、锌(Zn2+)、钴(Co2+)离子的促血管生成机制及其在骨组织工程的应用现状和主要治疗的疾病类型。方法:2位作者利用Pub Med和中国知网数据库检索2017-2022年间发表的文献,中文检索词为“铜离子,镁离子,锶离子,锌离子,钴离子,骨,血管生成”;英文检索词为“copper,cuprum,Cu,magnesium,Mg,strontium,Sr,zinc,Zn,cobalt,Co,metal ion,angiogenesis,bone”。通过阅读标题、摘要对所得文献进行初筛,排除不相关文献后,最终纳入114篇文献进行综述。结果与结论:(1)金属离子可以通过作用于血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、血管生成相关基因、内皮细胞以及对巨噬细胞进行免疫调节等途径调控血管生成。(2)铜、镁、锶、锌、钴等金属离子因具有显著的血管生成效应,常用于组织工程支架的性能改善,其中水凝胶、生物陶瓷和合成聚合物材料目前应用较为广泛,镁及其合金也因其优良的承重能力颇具优势,但这些材料均存在一些缺陷,目前暂时没有一种理想的骨替代材料。(3)不同的离子作用特点如下:铜具有抗菌、成血管和成骨等性能,主要用于感染及肿瘤等引起的骨缺损;镁、锌具有较强的生物降解性,需要对降解速率进行控制;镁具有腐蚀性,主要以合金形式应用;锌的成血管机制涉及较少;镁、锶用于治疗骨质疏松性骨缺损效果显著。(4)以上5种金属离子(铜、镁、锶、锌、钴)具有显著的促血管生成作用,也通过成血管来促进成骨,个别离子如铜离子具有杀菌作用,这些金属离子可以作为治疗肿瘤、骨质疏松症、感染和创伤等引起的骨缺损的新策略,但是目前的临床试验和产品的应用性研究相对不足。

Effects of RE and Sr additions on dendrite growth and phase precipitation in AZ91D magnesium alloy

To develop AZ91D alloys with fine microstructure, effects of the addition of rare earth (RE), Sr and RE + Sr on the dendrite growth and phase precipitation in AZ91D magnesium alloy were studied, respectively. The results show that the microstructure is refined and the morphology of β-Mg17A112 phase is modified with RE or Sr addition, especially with the RE+Sr composite addition which can reduce the average grain size of AZ91D alloy obviously to 141 μm. The needle-like or block-like new phases adhering to β-Mg17A112 phase form at interdendrites during solidification. The enrichment of RE or/and Sr elements in front of the solidification interface, especially at the tips of α-Mg dendrite, which restricts the growth of α-Mg dendrite, changes the preferential growth of α-Mg and finally results in the grain refinement and the blunting of α-Mg dendrite.

Effects of various Mg-Sr master alloys on microstructural refinement of ZK60 magnesium alloy

The effects of various Mg-Sr master alloys(conventional as-cast,rapidly-solidified,rolled and solutionized) on microstructural refinement of ZK60 magnesium alloy were investigated.The results indicate that the refinement efficiency of various Mg-Sr master alloys in ZK60 alloy is different.The rolled Mg-Srmaster alloy is found to have relatively higher refinement efficiency than the conventional as-cast,solutionized and rapidly-solidified Mg-Sr master alloys.After being treated with the rolled Mg-Sr master alloy,the ZK60 alloy obtains the minimum average grain size of 33μm.The difference of various Mg-Sr master alloys in refinement efficiency might be related to the initial microstructure change of various Mg-Sr master alloys.

Eu,Dy共添加的Sr_2MgSi_2O_7基长余辉发光材料

采用高温还原法合成了Sr2 MgSi2 O7∶Eu ,Dy长余辉发光材料 ,并对其性能和余辉机制进行了研究 .实验分析表明 :这种磷光体的主发射峰位于 469nm附近 ,是由于Eu2 + 的 4f5d -4 f跃迁导致的 ;共掺杂的Dy3+ 离子能形成合适深度的能级陷阱 ,从而明显提高余辉性能 .其初始亮度可达 2 2 0 0mcd/m2 ,余辉时间可达

锶在镁及其合金中的作用

在镁合金中添加适量的Sr,不仅可以降低过冷度,且易吸附在固/液界面的前沿形成富Sr的吸附膜,降低晶粒生长速度,从而细化晶粒。细小的晶粒有利于提高镁合金液的补缩能力,减少显微缩松,增加铸件的致密度。Sr与H2反应生成SrH2,减少氢气孔的析出。此外,在Mg-Al合金中加入Sr可以生成一些高温稳定的新相(Al10Mg13Sr),明显改善镁合金的高温蠕变性能和抗热裂性能。

沉淀法合成蓝色长余辉发光材料Sr2MgSi2O7：Eu^2＋，Dy^3＋

采用沉淀法制备了高亮度的长余辉发光材料Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+。通过XRD、荧光光谱和热释光谱对其进行表征。XRD测试表明所制备的Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+为单相,四方晶。荧光光谱测试表明,用λem=467nm作为监控波长,在275~450nm之间有宽的激发光谱,峰值位于399nm。用λex=399nm激发样品,其发射光谱为一宽带,峰值位于467nm。1050℃煅烧前躯体所制备的Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+发光性能最好。热释光谱峰值位于357K,适合长余辉现象的产生。对Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+长余辉发光机理进行了讨论。

微量元素Sr对AM60B镁合金组织和性能的影响

利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、电子万能试验机、数显洛氏硬度计和显微硬度仪研究微量Sr对镁合金AM60B的铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加微量元素Sr可以细化镁合金的晶粒,而不改变基体α-Mg相的枝晶形貌,但可改变γ相的形态和大小,从连续或断续网状、长条状,变为卵石状或颗粒状。Sr对AM60B镁合金的抗拉强度和延伸率的影响具有相似的趋势,即随着Sr含量的增加,合金的抗拉强度和延伸率呈现先升后降的趋势,当Sr含量为0.05%时抗拉强度和延伸率分别达到最大值191.82MPa和4.63%,而洛氏硬度和显微硬度随着Sr含量的增加而增大。AM60B镁合金断裂方式存在着由解理断裂向准解理断裂再向解理断裂转化的模式。

蓝色发光材料Sr_2MgSi_2O_7∶Eu^(2+),Dy^(3+)的微波合成及性能

采用微波辐射法合成了Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+粉末,研究了微波辐射功率和加热时间对制备Sr2Mg-Si2O7∶Eu2+,Dy3+的影响,确定了微波法合成Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+的最佳条件,并用x射线衍射(XRD)、荧光光谱等测试手段对其进行了表征。XRD结果表明,合成的Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+属于四方晶系。荧光光谱测试表明,用lem=467nm作为监控波长,在200nm^450nm之间有宽的激发光谱,峰值位于398nm。用lex=398nm激发样品,其发射光谱为一宽带,峰值位于467nm。Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+的荧光强度和余辉性能随辐射功率和时间的不同而发生变化,其中以辐射功率720W,反应时间25min时荧光强度最强,余辉时间可达8h。

Ca,Sr加入对Mg-Al基合金显微组织和蠕变性能的影响

系统研究了Ca,Sr加入对Mg-4Al基合金(AM40)显微组织和蠕变性能的影响.铸态AM40显微组织中除了α-Mg基体外,只有少量的短棒状β-Mg17Al12颗粒.Ca加入AM40合金后能观察到沿枝晶间分布的层片状Mg2Ca相和细小的盘状Al2Ca颗粒.当Ca与Sr同时加入AM40时,显微组织中的晶界相除了Mg2Ca外,出现了另一种块状的三元Mg-Al-Sr相.由于Ca和Sr的加入,合金显微组织中形成了热稳定性很高的中间相Mg2Ca,Al2Ca和Mg-Al-Sr相,并抑制了β相的形成,因而大幅度提高了合金的抗蠕变性能.随着Ca和Sr加入量的增加,合金的抗蠕变性能得到进一步提高.在块状Mg-Al-Sr三元相和层片Mg2Ca相的共同作用下,Ca和Sr的复合合金化比单一Ca合金化对改善合金抗蠕变性能更有效.

铋掺杂对BST/MT复相铁电材料介电性能的影响

研究了Bi2O3掺杂对钛酸锶钡/钛酸镁(BST/MT)复合体系介电常数、介电损耗以及调谐性等介电性能的影响。实验表明,适量的掺杂能有效的改善体系的电性能。控制掺杂质量分数为0.8%,获得陶瓷介质在微波频段(S波段)的相对介电常数在100左右;介质损耗约为2×10-2;4 000 V/mm的偏压下调谐性可达12%。采用极化理论对掺杂机理作了一定的探讨。

用正交法优化BST/MTO铁电移相器材料性能

利用正交试验方法研究了Bi2O3、MnCO3、SnO2等添加剂对钛酸锶钡/钛酸镁(BST/MTO)复合铁电移相器材料介电常数r、介质损耗tg以及调谐性T等性能的影响,并对影响机理作了初步探讨。实验结果表明选择合适种类与数量的添加剂能有效提高铁电移相器材料的性能。通过正交试验获得综合性能优异的移相器材料性能:r=315,tg=0.002 8,T=14.27%。

Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和高温蠕变性能的影响

采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和高温蠕变试验机等实验手段研究了碱土元素Ca，Sr对AM80镁合金显微组织和力学性能的影响．结果表明：在AM80合金中复合添加0．2％Sr和0．5％～2．5％Ca，Ca、Sr元素可逐步细化合金的铸态组织，Ca原子与Al原子优先结合在晶界处生成了高熔点相Al2Ca，抑制了低熔点相β-Mg17Al12的形成．AM80合金在高温蠕变过程中，β-Mg17Al12相在晶界处存在连续析出和非连续析出2种形式．β-Mg17Al12相非连续析出并且垂直于晶界，造成合金蠕变性能较差．当在合金中复合添加Ca，Sr后，高熔点相Al2Ca是主要的晶界强化相，替代低熔点的β-Mg17Al12相，从而减少β-Mg17Al12相的非连续析出，抑制了晶界滑动，改善了合金的高温蠕变性能．当Ca质量分数增加到2．5％时，合金的高温蠕变性能最优．

固溶处理及挤压态Mg-2.2Nd-xSr-0.3Zr镁合金的显微组织与生物腐蚀行为(英文)

采用重力铸造制备Mg-2.2Nd-x Sr-0.3Zr(x=0,0.4和0.7,质量分数,%)镁合金。为使组织均匀,对铸态合金进行了固溶处理,并对固溶处理后的合金进行热挤压。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察合金的组织;采用失重、析氢和Tafel极化法分析合金在模拟体液中的生物腐蚀行为。研究结果表明:随着Sr含量的增加,固溶处理态合金中的残余共晶相增加,挤压后晶粒显著细化。3种腐蚀性能测试方法均表明固溶处理态合金的耐蚀性能随Sr含量的增加而显著降低,而挤压态合金的耐蚀性能随Sr的加入而提高。然而,Tafel极化法获得的挤压态合金的腐蚀趋势和其他2种方法获得的趋势不同。

Sr和Y对AZ31镁合金组织与耐蚀性能的影响(英文)

研究不同含量的Sr和Y对AZ31镁合金组织与耐蚀性能的影响。结果表明:添加Sr可以明显减小AZ31合金的晶粒尺寸,使β-Mg17Al12相从连续网状结构转变为弥散均匀分布颗粒状,并在AZ31-xSr合金中生成沿晶界分布的Al4Sr相。同时添加Sr和Y的晶粒细化效果好于单独添加Sr的。生成晶内和沿晶界分布的Al2Y和Al3Y相。在AZ31镁合金中加入0.5%Sr+xY,其耐蚀性能明显提高。AZ31-0.5%Sr-1.5%Y合金的腐蚀电流和腐蚀速率最小,耐蚀性能最好。

高性能碱土耐热镁合金的显微组织和蠕变性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)系统研究了碱土元素Sr和Ca加入Mg-4Al基合金后的显微组织,并测试了其抗蠕变性能.实验合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相组成.2%Sr加入基体合金中能观察到沿晶界的离异共晶和层片共晶Al4Sr相及块状三元τ相.2%Ca的加入则形成了晶界层片Mg2Ca共晶和晶内的Al2Ca颗粒.而在Mg-4Al-2Sr-1Ca中,晶界相为块状τ相和层片状Mg2Ca共晶,晶内也析出Al2Ca颗粒.在Mg-4Al-2Sr-1Ca基础上提高Al含量,粗大不规则共晶(Mg,Al)2Ca相在晶界处形成并不断增多,Mg2Ca及τ相逐渐减少,当Al含量到7%时,出现了新的细小层片状Al4Sr相.Sr、Ca元素加入Mg-Al合金,改善了合金的抗蠕变性能,其中Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金显示所有实验合金中最好的蠕变抗力.根据Power-law公式,在175℃/50～80MPa和70MPa/150～200℃蠕变下,Mg-4Al-2Sr合金在较低应力(<60MPa)下蠕变表现为扩散控制的位错攀移机制,而在高应力下出现Power-law公式的失效;Mg-4Al-2Sr-1Ca合金蠕变则受到了扩散控制的位错机制和晶界滑移机制的共同作用.

镁锶合金的电化学还原制备

提出了一种电化学还原制备Mg-Sr合金的新方法。通过理论与实验研究,获得了工艺流程及工艺参数。研究结果表明,以Mg-9Al为阴极,以LiCl-16SrCl2为电解质,可实现阴极下沉电解,直接获得Mg-Al-Sr合金;LiCl的分解电压与SrCl2相近,电解过程中析出Sr的同时会析出Li,Sr以溶入Mg基熔体为主,Li以浮于熔盐表面为主;电解还原获得的Mg-Al-Sr的微观组织中,存在大量片状组织。

Synchrotron radiation investigations of the Sr_2MgSi_2O_7:Eu^(2+),R^(3+) persistent luminescence materials

The electronic and defect energy level structure of polyerystalline Sr2MgSi2OT：Eu^2＋,R^3＋ persistent luminescence materials were studied with thermoluminescence and different synchrotron radiation spectroscopies （UV-VUV emission and excitation, X-ray absorption near-edge spectroscopy （XANES） and extended X-ray absorption f＇me structure （EXAFS））. Special attention was paid on the effect of the R3＋ co-dopants on the persistent luminescence properties of the materials. Theoretical calculations using the density functional theory （DFT） were carried out simultaneously with the experimental work. The experimental band gap energy （Eg） value of ca. 7.1 eV agreed very well with the DFT value of 6.7 eV. The variation of the Eg value was attempted to relate with the trap structure as well as with the different properties of the R3＋ co-dopants. The trap level energy distribution depended strongly on the R3＋ co-dopant except for the shallowest trap energy above the room temperature remaining practically the same, however. The different processes in the mechanism of persistent luminescence from Sr2MgSi2OT：Eu^2＋,R^3＋ were assembled and their contributions discussed.

焦磷酸锶镁:锡荧光体的发光特性

用高温固相反应法合成了（Ｓｒ１－ ｘ Ｍｇｘ ）２ Ｐ２Ｏ７ ∶Ｓｎ（３．３×１０－ ２ ）和（Ｓｒ０．９Ｍｇ０．１ ）２ Ｐ２Ｏ７ ∶ｘＳｎ两个体系系列样品，在紫外线激发下，详细地测量了它们的发射光谱，讨论了Ｍｇ 含量对（Ｓｒ１－ ｘ Ｍｇｘ ）２Ｐ２Ｏ７ ∶Ｓｎ 和Ｓｎ 含量对（Ｓｒ０．９ Ｍｇ０．１ ）２Ｐ２ Ｏ７ ∶ｘＳｎ 体系发光性能的影响，认为（Ｓｒ０．９Ｍｇ０．１ ）２Ｐ２Ｏ７ 是Ｓｎ２＋ 较好的一种基质材料．