反应微环境对掺杂羟基磷灰石晶体性质和晶体形貌的影响

以Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4为原料,采用共沉淀法,通过添加AgNO3和Cu(NO3)2合成了掺杂羟基磷灰石(Ag/Cu/HAP)。运用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析讨论反应微环境对掺杂羟基磷灰石晶格参数、晶体形貌以及晶体热稳定性的影响。结果表明,磷微环境更有利于掺杂羟基磷灰石晶体沿c轴优先生长,具有更好的晶体热稳定性,且得到的是针状的掺杂羟基磷灰石晶体;而钙微环境下合成的则是特殊的花瓣状掺杂羟基磷灰石晶体。

氧化锆基微量元素共掺杂羟基磷灰石增韧涂层研究

氧化锆陶瓷具有良好的力学性能和生物相容性,是一种应用前景广阔的硬组织植入体材料。为促进植入体与骨组织形成稳定的骨结合,本研究利用等离子喷涂制备了氧化锆增韧的锶、硅、氟微量掺杂羟基磷灰石(ZrO2-DHA)涂层,对涂层物相、形貌以及力学性能和体外生物学性能进行了研究。结果表明,锶、硅、氟的共掺杂通过成骨分化的信号转导通路提高了羟基磷灰石涂层对成骨细胞的黏附和分化等生物学性能;不同复合组分的ZrO2-DHA涂层均不同程度地促进了小鼠成骨前体细胞的细胞活力和成骨分化相关基因的表达。在细胞培养的第7 d,DHA含量为70%的ZrO2-DHA涂层(7DHA)Alp和Col-I的相对表达量分别是对照组的约2.8倍和2.3倍;ZrO2-DHA涂层的力学性能随氧化锆组分的增加而增强,DHA涂层和7DHA涂层的硬度和结合强度分别为250.8、313 HV和25.1、31.8 MPa;7DHA涂层中的交织网络结构,对残余热应力、压应力和拉伸力的承受能力较DHA涂层明显提升,满足植入体应用需求。

氟掺杂羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层镁合金的制备

为了提高医用镁合金的耐腐蚀性能和成骨分化性能,联合使用浸渍提拉法和微波液相法在镁合金表面制备了一系列氟掺杂羟基磷灰石/壳聚糖(FHA/CS)复合涂层,研究了CS分子量和CS溶液浓度对CS涂层和FHA/CS复合涂层的物相、表面形貌和电化学耐腐蚀性能的影响。此外,通过细胞实验研究了筛选出的具有较高耐腐蚀性能的复合涂层细胞活力和成骨分化性能。结果表明,致密完整、且具有仿生拓扑结构的FHA/CS复合涂层可维持正常细胞活力,并增强了镁合金的成骨分化性能。

硅掺杂羟基磷灰石包覆镁合金的微波制备

以Ca(NO_3)_2·4H-_2O为钙源、Na_2HPO_4·12H_2O为磷源、Na_2SiO_3为硅源,采用微波液相化学法在镁合金表面制备了硅掺杂羟基磷灰石双层涂层。涂层表层为絮状晶体,底层为长片状晶体,涂层的厚度约为9.9μm。研究了微波溶液中Na_2SiO_3添加量和微波溶液的pH值对硅掺杂羟基磷灰石涂层的结构和性能的影响。结果表明,与羟基磷灰石相比,硅掺杂羟基磷灰石涂层提高了对镁合金的保护作用,促进了成骨细胞的增殖和分化。

锶掺杂羟基磷灰石-石墨烯复合材料制备与表征

锶(Sr)是人体含有的微量元素之一,研究锶掺杂羟基磷灰石复合物对于骨修复有重要意义.采用Ca(NO3)2·4H2O溶液作为钙源,Na2HPO 4作为磷源,加入适量Sr(NO3)2溶液以及石墨烯粉末,通过水热法合成锶掺杂羟基磷灰石-石墨烯(Sr-doped hydroxyapatite-grapheme,Sr-HA-GP)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量色散仪和拉曼光谱仪等,对该复合材料的表面形貌、物相组成和结构等进行表征和研究.结果表明,Sr^2+被成功掺入HA晶格中,低比例Sr^2+掺杂复合材料整体形貌较好,而高比例Sr^2+掺杂不仅会影响HA结晶度、改变其形貌、产生无定形相,而且会使HA颗粒出现团聚现象.同时,在水热过程中Sr-HA-GP复合材料的HA与GP界面间发生相互作用,各自结构都发生了变化.研究结果表明,Sr^2+掺杂量增加倾向于抑制HA微晶的生长,从而在石墨烯表面形成低结晶度的HA晶粒,而且Sr-HA与GP之间的复合并不是单纯的物理混合,而是发生了某种键合作用.

铒掺杂羟基磷灰石的荧光及其生物矿化性能

通过共沉淀法制备铒掺杂羟基磷灰石(Er-HAP)颗粒,应用Materials Studio模拟与X射线衍射、扫描电镜-能量色散谱、X射线光电子能谱和荧光光谱分析对其晶体结构、表面化学成分及其荧光性能进行表征。结果表明,离子半径稍小的Er^(3+)会竞争性占据HAP晶格中一个Ca^(2+)位点,在340 nm波长激发下,Er-HAP颗粒能在419 nm(紫色)、458 nm(蓝色)、501 nm(绿色)和535nm(绿色)处发出很强的特征荧光,光致发光显示的4个发光带相应归属于~4F_(3/2)→~4I_(15/2)、~4F_(5/2)→~4I_(15/2)、~4F_(7/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)过渡态。相比掺杂量(物质的量分数)1%的Er-HAP,掺杂量9%的Er-HAP颗粒表面矿化速度和成骨性能均明显下降,即当Er掺杂量在约1%时,其Er-HAP生物矿化能力相对较强。

Ti(IV)与铜离子共掺杂的羟基磷灰石薄膜弱紫外光杀菌研究

采用共沉淀水热合成和离子交换的方法,制备了钛与铜离子共掺杂的羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2:HAP)(HAPTiCu),以大肠杆菌为目标物,研究了不同材料负载的多孔镍网薄膜在弱紫外光下的杀菌活性.结果表明,HAPTiCu在弱紫外光下具有高效杀菌效率,并远远高于HAPTi和P25TiO2薄膜.这主要是铜离子的抗菌与光催化分解细菌的协同作用的结果.电子自旋共振(ESR)研究表明杀菌反应的主要活性物种是O-2·.HAPTiCu薄膜释放的铜离子在光催化杀菌反应过程中,被光催化还原沉积在表面,导致了较低的铜离子溶出,从而保证了材料的稳定性.

羟基磷灰石及氟掺杂对UO_2^(2+)的吸附性能研究

采用湿化学沉淀法合成粉末状羟基磷灰石(HA)和氟掺杂羟基磷灰石(FHA93和FHA200),通过红外光谱、X射线衍射、热失重分析及X射线光电子能谱进行表征,研究了其对模拟废水中UO2+2的吸附去除性能,考察了p H值、UO2+2初始浓度、吸附时间和温度等条件对羟基磷灰石和氟掺杂羟基磷灰石去除UO2+2的影响。结果表明:HA,FHA93和FHA200 3种吸附剂对UO2+2的最大去除率均在99.5%左右;吸附平衡数据符合Langmuir模型,吸附动力学数据与准二阶动力学方程较吻合;FHA200在p H值2~7范围内均有较高的UO2+2去除率;FHA93在60 min内达到饱和吸附量的98%;热失重分析和耐酸性实验测试结果表明FHA200有更好的热稳定性和耐酸性。因此,氟掺杂羟基磷灰石比羟基磷灰石更适合应用于含UO2+2废水处理。

镁掺杂纳米羟基磷灰石的制备及其在载药方面的应用

通过逐步沉淀反应一锅法制备了一系列不同含量的镁掺杂纳米羟基磷灰石。通过硝酸镁、硝酸钙不同的投料物质的量比调控纳米颗粒的形态和尺寸。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段对镁掺杂纳米羟基磷灰石进行物理化学性能表征,用MTT法评价其体外细胞毒性。研究结果表明:镁掺杂纳米羟基磷灰石呈现束状纳米纤维形态、比表面积大、细胞毒性较低;将其作为载体负载抗癌药物顺铂,具有很好的载药能力,载药量可达54%,该载药纳米颗粒还具备缓释特性(72 h释药量达到41.72%)和很好抑制癌细胞生长的效果。

掺杂型羟基磷灰石剂量学性能研究进展

电离辐射可在掺杂型羟基磷灰石中诱发自由基,利用电子自旋共振(ESR)技术检测自由基含量,可以进行辐射剂量测量。本文介绍掺杂型羟基磷灰石的剂量学特性及其研究现状,分析讨论其作为新型辐射剂量计材料的可行性。

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料的研究及应用

背景:纳米羟基磷灰石在骨修复替代材料中有明显优势,但骨诱导活性低、力学性能差等缺陷限制了其临床应用。为克服弊端,国内外学者从仿生学等角度出发,以纳米羟基磷灰石为基础,掺杂、复合有机或无机材料,得到多种仿生复合材料。目的:综述纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料的研究及应用进展。方法:应用计算机检索1987年1月至2012年12月PubMed数据库相关文章,检索词为"nano,hydroxyapatite,polyamide 66"。同时,计算机检索1987年1月至2012年12月中国期刊网全文数据库相关文章,检索词为"纳米,羟基磷灰石,聚酰胺66"。共检索到文献93篇,最终纳入符合标准的文献56篇。结果与结论:纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料具有良好的热稳定性、生物力学性能及生物相容性。目前,纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料研究及引用主要集中于人工椎体、人工椎板及椎间融合器等,并取得了良好临床治疗效果,但仍有很多问题尚需要解决,如诱导成骨、降解情况都缺少长期而详尽的随访资料,而且目前主要是通过细胞学、组织学等方面来评价其生物安全性,尚未涉及到分子水平。

Tb^(3+)掺杂量对HAp结构和发光性能的影响

Tb^(3+)掺杂HAp是目前研究比较多的稀土离子掺杂HAp荧光材料之一,然而研究中实际掺杂量和理论掺杂量之间的差异并没有涉及到.本文采用化学沉淀法制备了Tb^(3+)掺杂HAp纳米材料,采用ICP-AES电感耦合等离子体光谱法对实际掺量进行了测试,随后采用XRD衍射仪、FT-IR红外光谱分析和荧光分光光度计研究了Tb^(3+)掺杂量对HAp纳米晶体结构和荧光性能的影响.ICP-AES结果表明实际掺量小于计划加入量;XRD结果显示Tb^(3+)含量的改变对主晶相影响不大,晶粒尺寸和晶面间距(d)随着Tb^(3+)含量增加呈现出先增加后减小再增大的趋势;FT-IR结果同样显示Tb^(3+)掺杂量改变对HAp晶体结构没有较大影响;发光强度随着Tb^(3+)含量的增加呈现出先增强后减弱的趋势,荧光衰减曲线呈现出单指数衰减趋势;荧光寿命随着Tb^(3+)含量的增加呈现缓慢减小的变化趋势.

制备条件对掺镁羟基磷灰石结构及除氟性能的影响

为了提高羟基磷灰石(HAP)滤料的除氟能力,以磷酸、四水硝酸钙和六水硝酸镁为原料,采用化学沉淀法制备一种Mg掺杂羟基磷灰石(Mg-HAP)除氟滤料,研究了制备条件对滤料除氟性能的影响,探究了Mg-HAP滤料的结构与除氟性能之间的关系。结果表明:掺镁量和陈化时间主要影响晶体结构;钙、镁与磷的摩尔比和反应温度主要影响Mg-HAP的纯度;在滤料晶体结构相对保持完整时,滤料的羟基含量越多,滤料的除氟容量越高。在n(Mg)/n(Ca+Mg)为0.10,n(Ca+Mg)/n(P)为1.50,反应温度30℃,搅拌1 h,90℃陈化60 min的优化制备工艺条件下,制备的Mg-HAP滤料样品,Mg在HAP的内部分布均匀;Mg取代羟基磷灰石晶格中的少部分Ca,导致晶面结构发生畸变,晶格缺陷增加,表面吸附能力增强;同时滤料的羟基含量提高,滤料的除氟容量提高。与HAP相比,Mg-HAP除氟容量提高了近4倍。

基于FTIR, ICP-MS的仿生Mg-Ag-HA/明胶抗菌生物涂层的制备与表征

目前,傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术具有待测样品数量少、对特征基团灵敏度高、样品制备和分析简单等优点;电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的优势也较为显著:微量元素的高灵敏度检出率,低检测限和多元素的同时分析;协同上述两种方法,可快速对功能医用材料的化学元素和基团进行鉴定,从而为仿生医用抗菌材料的研发提供新的设计思路和理论依据。羟基磷灰石(HA)因其优异的骨传导和骨诱导特性被用于薄膜材料,钛植入表面HA薄膜已进入临床应用阶段。但是,HA的本真脆性和缺乏抗菌性,常常导致植入失败。因此,开发一种耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层成为当前急需要解决的难题。研究目的在于在钛表面制备耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层,初步探讨了涂层的抗菌离子缓释规律和生物活性。开拓性地在工业纯钛表面制备了明胶、银和镁离子改性的羟基磷灰石(Mg-Ag-HA/明胶)抗菌涂层。将银(Ag)引入羟基磷灰石涂层(HA)以改善其抗菌性能,镁(Mg)作为第二元素以提高生物相容性,明胶可以同时提高HA的生物相容性和力学性能。ICP-MS测定涂层中镁和银元素的释放量和可持续性。所得到的新型Mg-Ag-HA/明胶的SEM结果、Ca/P比值、化学特征峰和晶相通过FTIR,SEM,EDAX和XRD进行表征。结果表明:明胶的羧基与HA的钙离子之间已形成Ca—COO化学键,明胶和Mg-Ag-HA构成了有机-无机复合涂层;Mg和Ag元素被成功地引入到了HA晶格中,且分布均匀。模拟体液浸泡后,Mg-Ag-HA/明胶涂层试样表面有新的缺钙型的HA生成,且球形磷灰石中检测到新的Mg,Na和Cl元素;结果表明,新型复合涂层样品具有良好的生物活性。SEM和LSCM实验结果观察发现,小鼠颅骨成骨细胞在Mg-Ag-HA/明胶上粘附良好,细胞伸展大量伪足,未见细胞毒性。明胶的加入大大降低了复合镀层中Mg2+和Ag^+的释放速率,提高了复合镀层的生理稳定性,为镀层保持长期抗菌功能提供了保证。Mg-Ag-HA/明胶作为钛基涂层材料具有良好的抗菌离子释放能力和优异的生物相容性,为新型抗感染外科植入体的研发提供了新思路。

尿素对Sr-FHA多孔微球自组装及离子缓释的影响

通常采用模板法调控微球的自组装,然而模板的存在可能对健康和环境有害。仅通过锶氟离子掺杂结合水热条件下的尿素调控,成功制备了锶和氟复合取代的羟基磷灰石(Sr-FHA)微球。通过XRD、FTIR、SEM、BET等表征手段研究了尿素含量对多孔微球微观结构、自组装和体外释氟性能的影响。合适的尿素浓度可以很好地适应微球的成核—生长过程和自组装过程。合成的Sr-FHA微球具有大比表面积(91.8 m^(2)·g^(−1))、大孔容(0.53 cm^(3)·g^(−1))和复杂的多孔结构,有助于氟离子的吸附和长期稳定释放。30天内F−在生理盐溶液中的释放浓度维持在氟疗范围内,不会引发氟中毒。所获得的Sr-FHA微球可成为治疗骨质疏松症和骨缺损的生物活性释氟载体。

钛种植体表面Ag/HA涂层的制备及其生物活性

采用水热法制备不同含量银掺杂纳米羟基磷灰石[Ca_(10)(PO_(4))_(6)(OH)_(2)∶Ag]粉体,使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对粉体进行表征,在口腔用钛种植体表面电泳沉积银掺杂纳米羟基磷灰石陶瓷,扫描电子显微镜(SEM)对银掺杂纳米羟基磷灰石陶瓷进行表征,体外细胞培养测试陶瓷的生物活性。结果表明,当电泳悬浮液中Ag^(+)含量为15%(质量百分比)时,制备的(Ag/HA)粉体呈棒状,长度在100~250 nm之间,直径在20 nm。小鼠骨骼肌细胞在Ag-HA涂层改性后的钛种植体表面能够有效粘附生长,表现出良好的生物活性。