改性羟基磷灰石骨修复纳米复合材料的制备及生物学评价

目的:制备羟基磷灰石/聚乳酸聚乙醇酸骨修复材料,并对其进行生物学评价。方法:实验于2006-06/2007-02在中科院长春应用化学研究所完成材料制备,在吉林大学基础医学院实验动物中心完成动物实验。将低聚乳酸的羧基与羟基磷灰石表面的钙原子用化学键连接,得到表面接枝聚左旋乳酸的羟基磷灰石,将其与聚乳酸聚乙醇酸共混,得到复合材料PLLA-g-HA/PLGA。溶于氯仿后铺膜(厚0.2mm),用DMEM培养液浸泡材料膜制备浸提液。首先,进行材料生物安全性实验:①细胞毒性实验:将浸提液与培养液混合,接种兔成骨细胞,培养24h,MTT法检测细胞增殖,计算细胞增殖率和细胞毒性级(细胞毒性级0或1级为合格)。②全身毒性实验:小鼠以50mL/kg的剂量静脉注射浸提液,观察72h内小鼠中毒症状。③皮肤刺激实验:兔脊柱两侧皮内注射材料浸提液,观察72h内皮肤有无异常反应。④热原实验:自兔耳缘静脉注入浸提液(10mL/kg)。注射后每0.5h测肛温1次,共6次,以6次中最高的1次减去正常体温,计为升高度数。其次,对复合材料进行细胞黏附性检测:将复合材料制成1%氯仿溶液,涂于硅化的盖玻片上,置于6孔板,每孔接种1×105个成骨细胞,培养3d,在2,24,72h行FITC荧光染色,数码摄像系统拍摄细胞荧光照片。结果:制备了新型PLLA-g-HA/PLGA复合材料。①生物安全性实验结果:MTT实验检测复合材料细胞增殖率为94.8%,细胞毒性级为1级;全身毒性实验中动物无死亡、惊厥、瘫痪、呼吸抑制、腹泻和体质量下降等不良反应;热原实验中兔体温最大的变化值是0.25℃(国家标准为<0.6℃);皮肤刺激实验中未见任何刺激反应,无红斑、焦痂、水肿表现。②细胞黏附性实验结果:细胞接种后2h可见少量细胞开始贴壁;24h时可见贴壁细胞明显增多,并呈聚集生长;培养3d后可见细胞逐渐融合,细胞状态良好。结论:新型PLLA-g-HA/PLGA复合材料符合生物材料细胞毒性要求,按毒性剂量分级属无毒级,无致热原性、对皮肤无刺激作用,具有良好的生物相容性和细胞黏附性。

木醋液改性羟基磷灰石对溶液中Cd^(2+)的吸附特性

水体中存在Cd^(2+)会危害人体健康,Cd^(2+)污染的去除是一个需要解决的问题。以羟基磷灰石(HAP)和低成本的木醋液(WV)为原料,通过水浴搅拌制备了木醋液改性羟基磷灰石(WV-HAP),并将其应用于去除溶液中Cd^(2+)的研究。利用XRD、FT-IR、SEM、BET对WV-HAP进行了表征,通过吸附试验探究溶液初始pH、初始离子浓度、接触时间和温度对WV-HAP对Cd^(2+)吸附特性的影响。结果表明:在吸附剂添加量2 g/L、温度298 K、Cd^(2+)初始浓度100 mg/L、pH=5、吸附时间4 h时,WV-HAP的平衡吸附容量为46.43 mg/g;WV-HAP对Cd^(2+)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型;热力学研究表明吸附过程是吸热的;通过对吸附Cd^(2+)前后的WV-HAP进行表征,发现吸附机制主要是表面吸附、孔道吸附和离子交换。WV-HAP表现出优于HAP的对溶液中Cd^(2+)的吸附能力,是一种潜在的Cd^(2+)吸附材料。

不同有机分子改性羟基磷灰石用于甲醛催化氧化

分别采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)及柠檬酸钠(SC)对羟基磷灰石(HAP)进行了有机改性.柠檬酸钠改性的羟基磷灰石对甲醛催化氧化表现出最好的催化活性,在240℃实现了甲醛完全转化.通过X射线衍射、红外光谱、N2吸附-脱附、扫描电镜和热重/差重等手段对HAP结构进行了表征.结果表明,SC改性使得HAP比表面积和孔体积增加,孔径减小,更有利于吸附及传质,从而提高了其活性.此外,SC改性的HAP中羟基含量更多,更有利于甲醛与羟基之间发生相互作用,这是该样品活性提高的另一个原因.

聚乳酸-羟基乙酸/改性纳米羟基磷灰石复合多孔支架材料的研制

聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)/改性纳米羟基磷灰石(MHA)复合多孔组织工程支架材料的制备主要包含以下步骤:首先通过室温化学共沉淀法制备纳米羟基磷灰石,然后通过L-丙交酯在二甲苯溶液中聚合接枝纳米羟基磷灰石得到改性的纳米羟基磷灰石;最后通过改进的热致相分离两步初化法制备PLGA/ MHA复合多孔支架。X射线衍射仪(XRD)显示纳米羟基磷灰石合成成功,透射电子显微镜(TEM)结果显示其为半径为30～50nm的球形,红外光谱显示聚乳酸成功的接枝到纳米羟基磷灰石表面;扫描电子显微镜(SEM)结果表明改进的热致相分离两步初化法制备的PLGA/MHA复合多孔支架的孔径在100～450μm。

改性纳米羟基磷灰石表面性质及对成骨细胞贴壁生长的影响

背景:生物材料表面性质的改变能够影响其与细胞的相互作用,并进一步影响细胞黏附能力、基因表达等行为。目的:评价改性纳米羟基磷灰石的表面性质及其对成骨细胞在材料表面黏附能力的影响。方法:参考作者既往实验制备纳米羟基磷灰石和改性纳米羟基磷灰石,利用zeta电位仪测定改性纳米羟基磷灰石的zeta电位,通过测定水在改性羟基磷灰石表面的接触角,结合成骨细胞黏附试验,分析表面改性对材料的细胞黏附能力和生物相容性的影响。结果与结论:改性纳米羟基磷灰石表面呈疏水性,接触角为93°,成骨细胞黏附实验表明,改性纳米羟基磷灰石表面比纳米羟基磷灰石表面黏附更多的成骨细胞,表明表面改性增强了纳米羟基磷灰石的生物相容性。

硬脂酸对纳米羟基磷灰石表面的改性机理

用硬脂酸对羟基磷灰石进行了表面改性处理,采用XRD、TEM、FTIR以及XPS等方法研究了表面改性的机理及硬脂酸含量对羟基磷灰石活化率的影响。结果表明,羟基磷灰石的晶体结构及微观形貌没有发生变化。硬脂酸通过硬脂酸根离子(CH_3(CH_2)_(16)COO^-)与羟基磷灰石表面的钙离子结合形成离子键而接枝在羟基磷灰石表面。当硬脂酸含量为3%时,羟基磷灰石的活化率超过99%,继续增加硬脂酸含量,活化率基本保持不变。通过硬脂酸的表面改性处理,使羟基磷灰石表面的亲水性成功地转变为疏水性。

负载羟基磷灰石吸附布的制备工艺

将改性后的羟基磷灰石通过紫外光接枝固载于棉布以制备重金属离子吸附布。采用正交法以及单因素分析法探讨了单体用量、光引发剂用量、交联剂用量、光照时间等工艺因素对镉离子吸附量的影响。采用扫描电镜观察了负载羟基磷灰石吸附布的形貌。结果表明,当光引发剂用量为2%(对单体质量)、光照时间为8min、甲基丙烯酸甲酯质量分数为20%、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺用量为1%(对单体质量)时,吸附布吸附性能优异。光照时间对吸附量的影响显著。

醇化改性蓖麻油基聚氨酯/n-HA复合支架材料的结构及力学性能

有机/无机材料的两相界面作用和均匀复合是影响复合支架材料性能的主要因素。本研究通过工艺改进,对聚氨酯软段成分进行改性得到醇化蓖麻油,经原位聚合发泡制备出多孔复合支架,较好地实现了纳米羟基磷灰石(n-HA)颗粒的均匀分散。结果表明,改性聚氨酯基体有效增加了羟基值,其与极性n-HA两相界面复合良好,无明显界面分相和颗粒团聚发生。支架孔径分布均匀,但支架材料的孔隙率、孔径大小和结晶度略有减小。红外光谱和X射线衍射分析表明,n-HA和醇化蓖麻油基聚氨酯基体的分子间存在丰富的氢键和化学键,促进了无机-有机相的相容性和稳定性。醇化改性和纳米无机粒子添加对材料性能的协同作用有效改善了支架的力学性能,复合支架的压缩强度和模量均大幅增长。该种n-HA/聚氨酯复合支架有望用于进一步的骨再生和骨组织工程研究。

Mg-HAp对煤矸石中Mn^2+的吸附特性及固定效果

通过添加Mg^2+对羟基磷灰石(HAp)进行改性,制备出Mn^2+吸附剂Mg-HAp,并探讨Mg-HAp对Mn^2+的吸附特性。结果表明,75%Mg-HAp对Mn^2+的吸附效果最好,其对Mn^2+的吸附反应符合Langmuir方程,为吸热的单分子层均匀吸附反应;吸附动力学数据拟合结果表明吸附反应符合准二级吸附方程,为多种行为共同作用的化学反应。当75%Mg-HAp在煤矸石中的掺杂量大于5%,养护7 d后,煤矸石中的Mn^2+已被全部固定。

不同类型玻璃离子水门汀的氟释放行为与溶解性

背景:改性玻璃离子水门汀提高了玻璃离子水门汀的机械性能、耐磨性和美观性,被逐渐应用于口腔临床的诸多方面,但对改性玻璃离子水门汀的氟释放行为和溶解特性尚不明确。目的:考察FujiⅡ传统型玻璃离子水门汀、Fuji Plus羟基磷灰石改性型玻璃离子水门汀、FujiⅨ金属增强型玻璃离子水门汀及FujiⅡLC光固化树脂改性型玻璃离子水门汀在人工唾液中的氟释放行为与溶解特性。方法:将4种玻璃离子水门汀试样浸没在人工唾液中,采用氟离子选择性电极测定试样浸泡0-28 d的氟释放量;利用分析天平测定试样浸泡3,7,14,28 d的质量,以算溶解率,采用SPSS软件和Origin软件分别进行氟释放量统计学分析和非线性拟合回归分析。结果与结论:各玻璃离子水门汀均在第1天达到最高的氟释放量,在随后几天迅速下降,之后保持稳定,其中FujiⅡLC光固化树脂改性型玻璃离子水门汀的氟释放单日量与累积量,以及溶解率显著高于其他3种玻璃离子水门汀(P<0.01)。方程Y=a+b*t0.5+c*t可较好模拟氟释放累积量变化过程,氟释放累积量与溶解率近似呈正比例关系。FujiⅡLC光固化树脂改性型玻璃离子水门汀达到最高的氟释放累积量与溶解率比值。

改性纳米HA对PLA-PBAT共混体系结晶与流变性能的影响

采用熔融共混挤出法制备改性纳米羟基磷灰石(HA)/聚乳酸(PLA)-聚己二酸丁二酯-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)复合降解材料,利用差示扫描量热仪(DSC)、流变仪、电子拉伸机、扫描电镜(SEM)等,对其结晶、流变行为、力学性能、冲击性能、表面结构等进行了研究。DSC结果表明:随着改性纳米HA添加量的增多,HA/PLA-PBAT共混体系的玻璃化转变温度先升高后下降;冷结晶温度逐渐下降,降低了13℃,结晶能力有所提高;结晶度由24.33%增加到33.47%。流变行为显示共混体系黏度随剪切速率的增大而减小,属非牛顿流体。此外,随着改性纳米HA的增多,HA/PLA-PBAT共混体系储存模量和损耗模量逐渐减小;屈服强度、缺口冲击强度、拉伸强度先增大后减小,当共混体系中改性纳米HA添加量为2%(80/20/2)时,达到最大值。SEM观察发现,少量改性纳米HA可以均匀分散在PLA-PBAT基体中并能显著提高其韧性。

CTAB-HAP@ZMS复合材料的制备及其对氟离子的吸附性能

使用贝壳和粉煤灰等固体废弃物为原材料,采用水热合成法将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性后的羟基磷灰石(HAP)负载到粉煤灰基沸石分子筛(ZMS)上,得到一种高效的吸附剂(CTAB-HAP@ZMS)用于去除氟离子。当投加量为8.0 g·L^(-1)、pH为3、温度为55℃时,CTAB-HAP@ZMS复合材料的最高吸附容量达到了10.4 mg·g^(-1),对10.0 mg·L^(-1)氟化钠溶液中F^(-)的去除率可以达到95%。动力学和热力学拟合参数表明吸附过程主要为多分子层式、自发、吸热的化学吸附。将此吸附剂用于处理模拟地热水(F-初始浓度为8.0 mg·L^(-1)),去除率达到89%,残留浓度低于我国饮用水质量标准中F-的浓度限值(1.0 mg·L^(-1))。此外,经4次循环再生吸附后,CTAB-HAP@ZMS复合材料仍然表现出较高的氟离子去除效率。该复合材料的制备不仅能使固体废物资源化,还在氟离子去除方面有广阔应用前景。