氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层对RAW264.7巨噬细胞免疫活性的影响

背景:纯钛种植体植入机体后存在骨融合失败或者种植体周围感染等问题,因此对钛种植体表面进行改良已成研究的热门话题。巨噬细胞是机体应对外界刺激的一道免疫防线,任何生物材料植入体内后的相关免疫反应均与巨噬细胞相关。目的:采用电化学沉积法在纯钛片表面制备氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层,分析涂层的表面特征及对RAW264.7巨噬细胞生长、极化的影响。方法:采用电化学沉积法在纯钛片表面分别制备单纯氧化石墨烯涂层、氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层,表征涂层的物理性能。将纯钛片(空白组)、沉积单纯氧化石墨烯涂层的钛片(对照组)、沉积氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层的钛片(实验组)分别与RAW264.7巨噬细胞共培养,采用CCK-8法、DAPI染色检测细胞增殖,扫描电镜观察细胞在钛片表面的黏附,流式细胞仪检测细胞极化表型。结果与结论:(1)扫描电镜下可见纯钛片有定向划痕与少量点状凹陷;沉积单纯氧化石墨烯涂层后,钛片表面可见较多裂纹沟壑和大小不均匀的颗粒状物,以及氧化石墨烯特征的褶皱样结构;沉积复合涂层后,钛片表面较光滑,可见团状颗粒,颗粒大小较为均匀。沉积复合涂层钛片的水接触接角小于纯钛片、沉积单纯氧化石墨烯涂层的钛片(P <0.05)。(2)CCK-8检测与DAPI染色显示,相较于空白组、对照组,实验组细胞增殖更快。扫描电镜下可见RAW264.7细胞均黏附于3组钛片表面,随着培养时间的延长细胞形态发生改变,由圆形向梭形转变,至培养7 d时,空白组细胞伸出的伪足短而少,对照组细胞伸出长而多的伪足,实验组细胞伸出短而多的伪足,并且实验组细胞整体饱满度最优。流式细胞仪检测显示,实验组细胞更高比例向抗炎方向M2型极化。(3)结果表明,氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层具有良好的理化性能及生物学性能。

微米羟基磷灰石/钛复合粒子冷喷沉积行为

在不同加速气体温度和不同硬度基体上冷喷沉积单个微米羟基磷灰石/钛（mHA/Ti）复合粒子,获得加速气体温度与基体硬度对mHA/Ti复合粒子冷喷沉积行为的影响规律;运用冷喷涂技术制备mHA/Ti-Ti复合梯度涂层。采用扫描电子显微镜观察沉积后mHA/Ti复合粒子的表面形貌与结合形态及mHA/Ti-Ti涂层截面形貌,结合能谱分析沉积后mHA/Ti复合粒子和涂层中HA的Ca/P比。通过图像法测量涂层的平均厚度值。研究结果表明,当加速气体温度为300℃时,mHA/Ti复合粒子碰撞Ti6Al4V和316L不锈钢基体后发生了一定的塑性变形呈现中部隆起的扁平状,粒子周边出现了环形薄带。基体为HA/Ti涂层基体时,碰撞后mHA/Ti复合粒子呈现椭球状且部分嵌入至涂层基体中;随着加速气体温度升高至700℃,mHA/Ti复合粒子撞击Ti6Al4V和316L不锈钢基体后变形程度有所增加,且mHA/Ti复合粒子嵌入至HA/Ti涂层基体中深度有所增加,同时复合粒子在基体表面结合率增加。冷喷制备的mHA/Ti-Ti复合梯度涂层界面结合良好。通过对沉积后mHA/Ti复合粒子及涂层中HA的Ca/P比发现,冷喷沉积后mHA/Ti复合粒子及涂层中的Ca/P比与原始粉末中基本相同。

钛/羟基磷灰石生物复合材料的力学性能与生物学行为

采用粉末冶金法制备出不同钛含量的Ti/羟基磷灰石 (HA)生物复合材料 .研究了复合材料的组织结构、力学性能及其在模拟体液中的生物学行为 .结果表明 :在 1 2 0 0℃烧结时 ,Ti和HA之间发生了化学反应 .原始Ti含量较低时 ,反应产物主要为CaTiO3,CaO和一种类TiP(TiP_like)相 ;当原始Ti含量增加到一定程度 ,将会有Ti2 O生成 .Ti体积分数为 50 %的复合材料具有最高的弯曲强度和断裂韧性值 ,分别达 2 38.1MPa和 3.1 1MPa·m1/ 2 ;在Ti的体积分数为 50 %和 70 %的复合材料中Ti和HA虽然已发生反应 ,但浸入模拟体液一周后 ,二者表面均有一层类骨磷灰石生成 ,表现出良好的生物活性 .

羟基磷灰石/钛网状复合材料的制备及其性能

以Ca(OH)2和H3PO4为反应物,通过溶胶-凝胶法制备了羟基磷灰石(HA)粉体;用机械混合法制备了TiH2包覆HA的粉体;用热压法制备了纯HA陶瓷材料及HA/Ti复合材料.XRD相分析结果表明:通过溶胶-凝胶法制备的HA粉体,经过900℃煅烧2 h后,粉体的主晶相为HA,有少量的CaO;HA/TiH2包覆粉末经1 050℃热压后,复合材料中的主要相是HA和Ti,同时出现了Ca2P2O7和Ca3(PO4)2相.1 050℃热压的HA/25%Ti(体积分数)复合材料的断裂韧性为2.4 MPa.m-1/2,抗弯强度为54 MPa,均高于纯HA材料.显微组织的观察表明金属钛在材料中呈网状分布,网状分布的金属相能够通过裂纹桥接机制阻止HA基体中的裂纹的扩展.

亚微米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的制备及形貌分析

背景:聚乳酸同纳米羟基磷灰石制备骨组织工程支架材料有良好的生物相容性,但是纳米级羟基磷灰石易团聚、很难均匀分散在材料中,使无机粒子和有机高聚物之间的结合状况受影响。目的:制备亚微米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料,探讨聚乳酸溶液浓度、羟基磷灰石在溶液中的分散时间及羟基磷灰石含量对其在聚乳酸基体中分散性的影响,并分析复合材料的表面形貌、断面、复合材料界面状况。方法:采用溶液共混的方法,借助超声波分散技术,将亚微米羟基磷灰石以不同比例分散于溶剂为氯仿的聚乳酸溶液中,而后在室温下除去混合体系中的氯仿制得不同含量的亚微米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料。观察不同溶液浓度对亚微米羟基磷灰石在溶液中的分散性的影响。借助扫描电镜、红外光谱分析亚微米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的断面、界面状况。结果与结论:在亚微米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料质量比为0.15:1,分散时间大于30min,聚乳酸溶液浓度为0.14kg/L时,可使得羟基磷灰石在该浓度下有着较好分散性;而当亚微米羟基磷灰石含量超过15%就会在复合材料中产生团聚;红外分析表明,溶液共混制备的复合材料中亚微米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料其特征官能团的位置没有发生变化。表明:借助超声波振荡的方法,可实现亚微米亚微米羟基磷灰石与聚乳酸复合材料较好的溶液共混,有望提高复合材料的界面状况。

三维打印制备钛/羟基磷灰石复合体及功能梯度材料

背景:传统压模成形法制备的钛/羟基磷灰石复合材料结构简单,自动化程度较低,难以控制材料的孔隙率及孔径,不能满足多样化需求。目的:评价三维打印成型技术制备钛/羟基磷灰石复合体及功能梯度材料的可行性。方法:设计钛/羟基磷灰石复合体为直径25mm、高度15mm的圆柱体,功能梯度材料为直径25mm,上层5mm的钛粉末层,下层5mm钛/羟基磷灰石粉末层的圆柱体CAD模型。利用三维打印技术制备钛/羟基磷灰石复合体及功能梯度材料并进行烧结。观察烧结完成后钛/羟基磷灰石复合体和钛/羟基磷灰石功能梯度材料的显微结构,并行X射线衍射分析和抗压强度检测。结果与结论:烧结后的钛/羟基磷灰石复合体及功能梯度材料试件均匀无收缩和变形。钛/羟基磷灰石复合体形成紧密结晶体,孔径为50-150μm。钛和羟基磷灰石在烧结中发生了化学反应,生成物包含Ca3(PO4)2、CaTiO3、TiO2和CaO,其抗压强度为(184.3±27.1)MPa。烧结后钛/羟基磷灰石功能梯度材料在微观结构下可见不同材料间较为清晰的分界线,具有梯度结构。表明三维打印技术制备钛/羟基磷灰石复合体及功能梯度材料的微观结构和力学性能可满足医用生物植入材料的要求。

纳米羟基磷灰石沉积层/钛酸钾薄层/钛合金生物复合材料体外培养成骨细胞的研究

在制备出具有表面活性的纳米羟基磷灰石沉积层/钛酸钾薄层/钛合金(HA/K2Ti6O13/β-Ti)生物复合材料的基础上,将体外培养的成骨细胞与HA/K2Ti6O13/β-Ti生物复合材料、未经处理β钛合金两种骨替代材料共同培养,在既定时间内观察两种骨替代材料对成骨细胞生长、附着的影响。结果表明两种骨替代材料对成骨细胞生长无明显抑制或促进作用,均具有良好的细胞相容性,它们皆能使成骨细胞附着于各自材料表面,分泌形成胶原纤维样基质。HA/K2Ti6O13/β-Ti生物复合材料较β钛合金具有更优异的的生物活性和成骨性能,是一种很好的生物植入材料。

Sm掺杂羟基磷灰石/氧化钛复合材料的荧光性能

采用溶胶-凝胶法制备了Sm掺杂羟基磷灰石/氧化钛复合材料,使用X射线衍射(XRD)、光致荧光光谱(PL)和CIE色谱图等对复合材料中Sm掺杂浓度以及复合比例等对其结构及发光性能的影响进行了研究.结果表明,在404 nm波长激发下,复合材料样品出现了Sm^3+典型的荧光跃迁发射.固定SmHA与TiO2比例,样品在Sm掺杂量为3 mol%时出现荧光浓度淬灭;当掺Sm浓度固定时,随着氧化钛的比例增大,复合材料的荧光强度增强,荧光寿命逐渐减小.此外复合材料样品的荧光发光颜色处于橙红色区,且其色度坐标随着Sm含量和TiO2含量的变化可在一定区域内调节.

预阳极氧化和水热沉积复合法制备纯钛表面羟基磷灰石涂层

目的 :研究阻止金属离子向体液中游离和改善纯钛的生物相容性。方法 :采用预阳极氧化及水热沉积复合法对纯钛试件进行生物改性。用X射线衍射 (XRD)及SEM和SEM附带的能谱 (EDS)对涂层的组成和结构进行分析。结果 :预氧化后 ,纯钛表面生成了致密的纯锐钛矿型二氧化钛薄膜 ,它可诱导骨样羟基磷灰石的形成 ,促进细胞的黏附和生长 ,还能阻止内层金属离子的溶出。结论 :水热沉积后在致密的二氧化钛薄膜上生成了结晶状态完好、均匀多孔的骨样羟基磷灰石涂层 ,可提高纯钛植入体的生物相容性和生物活性。

用藻酸-钙水凝胶作载体制备磁性粒子和羟基磷灰石复合微粒子

探索一种具有可控性和可携带药物的功能粒子的制备方法.采用微乳法以藻酸-钙水凝胶作载体,制备磁性粒子和羟基磷灰石的纳米级复合微粒子.包埋载体水凝胶在反相胶束中快速胶联,铁磁性纳米粒子直接被包埋在藻酸水凝胶的胶联骨架内,羟基磷灰石纳米粒子以水凝胶为模板共沉生成并镶嵌在水凝胶骨架中.在反相胶束微水池中的快速凝胶化有效地制约了复合粒子的大小,制备得到的复合微粒子平均粒径分布为100 nm.

钛种植体－羟基磷灰石复合型植入体修复下颌骨缺损的动物实验

本研究采用钛种植体－羟基磷灰石复合型植入体植入２０只狗下颌骨牙缺失区，并对植入体与宿主骨结合的过程进行了Ｘ线、组织形态学观察和复合型植入体抗折强度测试。结果表明：术后１２周，复合型植入体的抗折强度比植入体内前高；复合型植入体植入后用微型钛夹板固定组与宿主骨呈骨性结合；用骨膜复位缝合固定组与宿主骨呈纤维骨性结合。钛种植体与羟基磷灰石结合牢固，负荷条件下无松脱落。复合型植入体不干扰骨愈合过程。作者认为该种复合型植入体可用于颌骨缺损后的牙颌整复，但植入体植入后早期的稳定固定则十分重要。

羟基磷灰石／多孔钛复合植入体-骨界面FE-SEM分析

羟基磷灰石，多孔钛复合植入体．骨界面上骨组织的早期生长状况对该时期它们的界面结合强度有较大影响．羟基磷灰石／多孔钛复合植入体被植入新西兰大白兔股骨窠申，经1，3和5周生长后，进行推出试验，并采用FE-SEM和EDS对试验后样品的断裂面形貌和表面成分进行了研究。结果显示，剪切强度随着植入时间的增加较快递增．同时随着时间的增加，植入体．骨的断裂界面上，组织形态发生了较大的变化，表现为组织变得致密以及厚度增加，并逐渐钙化，形成骨组织。

仿生法制备钛合金/羟基磷灰石复合涂层的研究

本文研究了仿生溶液中钛合金表面沉积羟基磷灰石的技术路线。钛合金经抛磨、清洗,进行酸碱活化处理后,置于模拟体液(SBF)中,最终在钛合金基体上生成羟基磷灰石涂层。

钛板与羟基磷灰石复合人工骨在眼眶重建中的应用研究

目的探讨应用钛板、羟基磷灰石复合人工骨矫正眼眶骨折的手术方法和疗效。方法根据术前CT诊断明确的25例(25眼)眼眶骨折术中用钛钉、钛板将复位的眶缘骨折进行坚强内固定,重建正常的眶缘,用羟基磷灰石人工骨材料植入眼眶,以填补眶腔容积的缺损,同时修复重建眶壁。结果术后随访3～12月,CT水平和冠状位扫描复查,眼球内陷的18眼中,17眼获得矫正,1眼仍存在中度内陷,再次手术后矫正。复视5例中,4例获得良好改善,1例无效,偶伴歪头。3例颧弓骨折,与口腔科联合手术后完全矫正。无植入物感染、移位和脱出,未见视力丧失者。结论钛板和复合羟基磷灰石人工骨具有很好的生物相容性,在眶壁重建手术中可获得满意的疗效,是眶壁重建术良好的替代材料。

微弧氧化和电泳沉积复合制备羟基磷灰石/TiO_2复合涂层及其生物学特性

采用微弧氧化和电泳沉积复合的方法,在钛样品表面沉积了羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/TiO2复合涂层。用扫描电子显微镜, 能量散射X射线能谱分析和X射线衍射对复合涂层的表面形貌、形成过程、元素组成及含量变化、相组成进行了观察和分析。通过剪切粘结 实验确定了复合涂层与基体的结合强度,并在高温消毒后,将成骨样细胞MC3T3E1接种于试件表面进行培养以评估HA/TiO2复合涂层 的生物学性能。结果表明:形成的复合涂层由内层致密的TiO2层、中间HA/TiO2混合过渡层和外层HA层构成,其中HA含量呈梯度变化, 使TiO2层逐渐向HA层过渡。HA/TiO2复合涂层和基体间的结合强度约为(19.3±2.5)MPa。通过细胞免疫荧光染色观察到细胞在培养 3h就可附着于复合涂层表面并形成良好的铺展,而且随着培养时间的延长,细胞的形态更加舒展,附着在复合涂层表面的细胞数量亦逐渐增 加,初步表明复合涂层具有较好的生物学和力学性能。

基于表面生物学改性的多孔状二氧化钛/磷灰石复合薄膜的制备

在钛合金表面采用微弧氧化得到一层多孔状的具有生物活性的二氧化钛 ,经随后水热处理可形成羟基磷灰石薄膜 ,提高钛合金表面的生物学性能 .用SEM ,XRD ,EDX分析了薄膜的组织、结构和化学组成 .同时考察了微弧氧化得到的二氧化钛膜的生物活性 .结果表明 :在室温条件下从含钙、磷离子的电解液中在钛合金基体上微弧氧化得到一层二氧化钛薄膜 ,蒸汽处理后得到具有生物活性的二氧化钛 /羟基磷灰石复合薄膜 .该膜多孔均匀 ,且生物活性高 ,有利于骨组织的吸附和生长 .

钛合金羟基磷灰石骨植入复合材料的研究进展

钛及钛合金因具有高强度、低模量、优异的耐腐蚀性以及良好的生物相容性等优点,被广泛应用于生物医学领域,尤其是作为硬组织替换材料。然而,钛合金属于生物惰性材料,植入人体后难以与人骨实现良好的骨整合。以羟基磷灰石为代表的生物活性陶瓷能够诱导类骨磷灰石沉积和细胞攀附,但不能用于高承载部位。因此,为了改善植入体的生物活性,开发新型钛合金羟基磷灰石复合材料成为骨植入材料的研究热点。采用表面涂层法在钛合金表面制备羟基磷灰石涂层,能够显著改善基体的生物活性,但是存在两者结合强度不高、涂层易产生裂纹等缺点,需要从涂层成分、结构梯度化以及后处理等方面进行改进。粉末冶金技术能够使生物活性陶瓷与金属基体间实现冶金结合,却难以对材料组分分布和结构特征进行精确控制和调整。自然骨为由内部多孔松质骨和表面致密皮质骨组成的梯度结构,采用传统粉末冶金技术制备的骨科假体很难达到这一要求。增材制造技术可以个性化定制植入体,其逐层堆积的成形方式在梯度复合材料制备方面具有极大优势。近年来,研究人员尝试采用增材制造技术来实现植入体的成分复合化和结构梯度化,进一步调控其力学性能和生物学性能。本文总结了钛合金羟基磷灰石复合材料的研究现状,指出了目前研究中存在的问题,并进一步讨论了解决策略,最后提出了一种基于微滴喷射技术的钛合金羟基磷灰石多维梯度复合材料的增材制造方案,以期为开发功能复合的新型生物材料提供参考。

羟基磷灰石及钛作为骨替代材料的研究进展

介绍羟基磷灰石 (HA)、钛 (Ti)及钛合金的力学性能和生物性能 ;综述结合HA陶瓷生物性能和Ti及其合金的力学性能的复合材料的发展状况 。

羟基磷灰石/生物玻璃复合涂层的研究

设计了适合在Ti6Al4V金属基体上制备涂层的生物玻璃,通过电泳沉积以及后续热处理在Ti6Al4V合金上制备了羟基磷灰石/生物玻璃复合涂层,实现了底层致密表层多孔的结构梯度。利用平底锥头法对涂层剪切强度进行了测试;利用SEM观察了其表面形貌;利用EPMA分析了复合涂层断面结构和组成。

水热电沉积羟基磷灰石/Ti复合涂层的研究

在水热电沉积羟基磷灰石(Hydroxyapatite,简称HA)涂层的电解液中加入Ti粉,制备了HA/Ti复合涂层,探讨了Ti粉的加入对涂层结合强度和生物活性的影响,并研究了涂层的热稳定性。结果表明,500℃焙烧2h后,HA/Ti复合涂层的结合强度为18.4MPa,明显高于纯HA涂层的11.2MPa;模拟体液浸泡7d后,涂层表层形成一层碳磷灰石。Ti粉的加入明显提高了涂层的结合强度,又不降低涂层的生物活性。500℃焙烧不改变涂层的相组成,焙烧温度高于600℃时,HA部分发生分解,Ti氧化为金红石TiO2,1000℃时,TiO2促进HA完全发生分解,但不影响涂层的结合强度随焙烧温度的升高而提高。