溶胶-凝胶生物活性玻璃的纳米结构分析研究

利用溶胶-凝胶低温合成法制备了CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃骨修复及骨组织工程材料。利用SEM、BET及XRD等方法对溶胶-凝胶生物活性玻璃的微观结构及其组成对材料微观结构的影响进行了分析,并同目前已临床应用的45S5生物活性玻璃进行了比较。研究发现由溶胶-凝胶法制备的生物活性玻璃是由纳米级微球构成,其高比表面积是由其纳米微球之间的孔隙所致。这种高比表面积对于提高材料的表面吸附能力及生物矿化功能具有重要作用。根据等大球体最紧密堆积原理建立了溶胶-凝胶生物活性玻璃纳米孔隙尺寸近似计算模型,并对其孔隙结构进行了分析计算。

β-SiC纳米线增韧58S活性生物玻璃陶瓷的研究

目的:测定所制备58S生物医用玻璃陶瓷的机械性能和生物活性。方法:采用溶胶-凝胶法制备单相58S玻璃A组,以超长β-SiC纳米线为增韧体,根据所混合SiC纳米线的质量分数15%、25%、30%和40%制备复合生物玻璃陶瓷B、C、D、E组(每组5个试件),烧结后均加工成标准试件。测定三点弯曲强度及断裂韧性;扫描电子显微镜观察基体断口形貌。结果:随超长β-SiC纳米线质量分数的增加,58S生物玻璃陶瓷基体的抗弯强度先上升后下降,而断裂韧性随β-SiC纳米线质量分数的增多呈线性增加。统计分析结果表明,各组两两间三点弯曲强度和断裂韧性的差异均有统计学意义(P<0.05)。复合生物玻璃陶瓷在SBF中的XRD衍射结果表明仍有羟基磷灰石的成核和生长。结论:新方法合成的58S活性生物医用玻璃陶瓷可兼备优良的机械性能与生物活性。

溶胶-凝胶法制备多组分氧化物材料的研究进展

介绍了溶胶凝胶法制备多组分氧化物的发展历史、原理、特点、研究现状和发展趋势。评述了溶胶凝胶法制备多组分氧化物的优缺点,介绍了其应用。

微纳米生物玻璃的体外成骨性能研究

微纳米生物活性玻璃因其具有特殊的形态结构和理化性能目前引起众多研究者的关注,但是目前对微纳米生物活性玻璃的结构及形态对细胞性能的影响研究的较少。本文通过溶胶-凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊结构和形态的微纳米生物活性玻璃,并通过体外细胞实验,研究了这种微纳米结构对人骨髓间充质干细胞成骨性能(ALP,Runx2,Col1a1和OPN)的影响,结果证明具有规则形态的生物活性玻璃(SBG)相比不规则形态的生物活性玻璃(IBG)更能促进细胞的体外成骨性能,为将来设计具有特定结构的生物活性玻璃提供了参考依据。

新型微纳米生物活性玻璃的模板仿生合成

生物活性玻璃具有优良的生物活性和生物相容性,是一类重要的硬组织修复材料。本文对华南理工大学国家人体组织功能重建工程技术研究中心在微纳米生物活性玻璃方面的研究进行总结,重点包括微纳米生物活性玻璃粉体的制备、结构及性能调控、材料的生物矿化性能及其对细胞行为的影响研究。

^(153)Sm-EDTMP-纳米羟基磷灰石的生物学性能

目的 研究1 53Sm 乙二胺四甲撑膦酸(EDTMP) 纳米羟基磷灰石(HA)的体内外生物学性能。方法 采用溶胶凝胶法合成纳米HA并用电镜和X线衍射进行鉴定,采用独立变数法研究1 53Sm EDTMP 纳米HA的最佳标记条件并对产物进行体外稳定性分析,进行1 53Sm EDTMP 纳米HA新西兰兔显像,比较纳米HA、1 53Sm EDTMP和1 53Sm EDTMP 纳米HA对肝癌SMMC 772 1和乳腺癌MCF 7细胞的体外抑制作用。结果 ①纳米HA为针状结晶,结晶度较好,径向10～30nm ,轴向70～10 0nm ,X线衍射证明产物为HA。②1 53Sm EDTMP 纳米HA的标记率均在95 %以上。体外稳定性好,在生理盐水中放置4 8h后放化纯仍大于95 %。③正常新西兰兔1 53Sm EDTMP 纳米HA显像对比度较好,骨骼系统显示清晰,肾脏显影,血清中放射性下降较快。④1 53Sm EDTMP 纳米HA对肝癌SMMC 772 1和乳腺癌MCF 7细胞的半抑制率质量浓度分别为1 98mg L和0 0 75mg L ,而纳米HA分别为3 31mg L和0 5 2mg L ,1 53Sm EDTMP分别为4 32mg L和0 6 7mg L ,1 53Sm EDTMP 纳米HA对肿瘤生长的抑制率明显高于纳米HA和1 53Sm EDTMP。结论 1 53Sm EDTMP 纳米HA的骨组织摄取好。

微纳米生物活性玻璃的细胞基因激活性能研究

微纳米生物材料目前已成为生物医用材料领域一个研究热点和难点。大量研究表明具有微纳米结构特征的生物材料表现出了积极的生物学响应。生物活性玻璃(BG)具有较高的生物活性、生物相容性,是一类重要的骨修复材料。而微纳米生物活性玻璃(MNBG)因其具有特殊的形态结构和理化性能,引起众多研究者的关注。但是目前对MNBG的研究还主要集中在制备、表征以及其表面类骨羟基磷灰石矿物在SBF溶液中的形成活性等方面,关于MNBG的细胞相容性以及基因激活性能方面的研究还鲜有报道。通过溶胶-凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊微纳米结构和形态的MNBG,并将其浸提液与MG-63细胞共培养,研究生物玻璃溶出物对细胞增殖,成骨相关基因和蛋白表达的影响,结果证明相比于传统的熔融法制备的生物玻璃(45S5)浸提液,MNBG浸提液能够明显促进细胞增殖,激活细胞成骨相关基因,上调相关蛋白的表达,为设计和制备具有基因介导作用的新型生物活性玻璃骨修复材料提供了理论依据。

口腔组织再生领域应用中的纳米生物活性玻璃材料

背景:纳米生物活性玻璃的发展为口腔组织再生修复提供了更多的选择,是现今口腔组织再生材料的研究热点。目的:通过对国内外相关论文的总结讨论,综述纳米生物活性玻璃的口腔组织再生领域的研究进展。方法:以"生物玻璃,纳米"为中文检索词,以"bioactive glass,nanostructure,mesoporous"为英文检索词,应用计算机检索中国期刊全文数据库CNKI和Pub Med数据库中2000年1月至2017年3月有关纳米生物活性玻璃应用于口腔组织方面的文章。结果与结论:与传统生物活性玻璃相比,纳米生物活性玻璃材料具有更优秀的生物活性、降解性能、载药性、抗菌性等。为进一步提高纳米生物活性玻璃材料的理化和生物性能,可在材料中添加镁、锌、锶、铜、银等元素。目前制备纳米生物活性玻璃材料的方法有溶胶-凝胶法、模板合成法、微乳液法、火焰喷雾法、3D打印等,其中的3D打印技术可能为今后制备纳米生物活性玻璃材料的较理想方法。纳米生物活性玻璃在口腔组织再生中的应用基本停留在体外和动物实验阶段,已证明其可促进颌骨和牙体硬组织的再生,但尚未见临床报道,所以未来依然需要更多长期详细的研究,使各类纳米生物活性玻璃材料能够在临床上安全有效的使用。

掺锌生物活性玻璃纳米颗粒对复合树脂力学性能影响的实验研究

目的制备具有生物活性的掺锌活性玻璃纳米颗粒(Zn@BGN)并利用其对复合树脂进行改性,研究Zn@BGN对改性复合树脂力学性能的影响。方法采用溶胶-凝胶模板法制备3种不同掺锌比例的Zn@BGN,通过体外生物活性实验筛选适宜的掺锌比例。将Zn@BGN分别以质量分数为10%、15%、20%的添加比例制备3组改性复合树脂实验组,以未改性复合树脂作为对照组,利用万能材料试验机及显微硬度仪测试挠曲强度(FS)、径向拉伸强度(DTS)、压缩强度和维氏硬度等力学性能。结果溶胶-凝胶模板法制备的Zn@BGN呈现为较规则的直径约150 nm的球形颗粒,单分散性良好。当Zn@BGN中掺锌质量分数为1.6%时,生物活性良好。3组改性复合树脂实验组中,当Zn@BGN添加质量分数为10%和15%时,与对照组相比,力学性能的差异无统计学意义(P>0.05);而当Zn@BGN添加质量分数为20%时,FS和DTS明显低于对照组(P<0.05)。结论溶胶-凝胶模板法可制备出粒径大小均匀、单分散性良好且生物活性优异的Zn@BGN。当Zn@BGN添加质量分数为15%时,改性复合树脂的力学性能不受影响。

掺铜中空生物玻璃纳米球的制备及可控掺杂

通过研究铜元素掺杂对中空生物玻璃纳米球形貌结构的影响,进一步探究中空生物玻璃铜掺杂与药物缓释性能的关系,以获得具有一定抗菌作用和药物控释性能的骨组织工程支架。以聚丙烯酸(Polyacrylic acid,PAA)为模板剂,以硅源、磷源、钙源及铜源为无机盐前驱体,结合采用溶胶-凝胶法制备掺铜中空生物玻璃纳米球(Copper substituted hollow bioactive glass,Cu-HBGNs),改变CaO、CuO组分的原料添加量来调控所得掺铜中空生物玻璃纳米球的掺杂量;采用SEM、TEM、EDS、FTIR、XRD、TGA及N2吸附-脱附等测试表征掺铜中空生物玻璃纳米球的形貌结构、元素组成及热稳定性。结果表明:在生物玻璃体系中引入不同摩尔比的CaO、CuO组分能实现掺铜中空生物玻璃纳米球的可控掺杂,所制备纳米球样品外观形貌及结构基本不变,粒径、孔径均可调。溶胶-凝胶法准备的可控掺铜中空生物玻璃在药物输送和骨组织修复领域具有广阔的应用前景。

锶掺杂纳米生物活性玻璃改性复合树脂机械性能的实验研究

目的通过合成锶掺杂纳米生物活性玻璃(SrNBG)并将其加入复合树脂进行改性,研究SrNBG改性复合树脂的机械性能。方法采用溶胶-凝胶十二胺法合成纳米生物活性玻璃(NBG)及3种不同锶掺杂比的SrNBG,通过体外羟基磷灰石(HA)活性测试得到最为合适的锶掺杂比,再将其分别以质量占比5%、10%、15%替换复合树脂中的无机填料,制成3种改性复合树脂,分别为实验组1、实验组2和实验组3,以未采用SrNBG替换的复合树脂作为对照组,利用电子万能实验机进行机械性能测定。结果溶胶-凝胶十二胺法合成的SrNBG呈现出较为规则且直径约200 nm的球形颗粒,分散性较好。当SrNBG中锶掺杂比为5 mol%和10 mol%时,复合树脂均呈现出良好的生物活性。SrNBG改性复合树脂实验组中,SrNBG替换质量占比为5%和10%的机械性能与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05);当SrNBG替换质量占比为15%时,径向拉伸强度(DTS)和挠曲强度(FS)低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论利用溶胶-凝胶十二胺法合成的SrNBG粒径大小较均匀,分散性良好且生物活性优异。SrNBG替换质量占比为10%对改性复合树脂的机械性能无影响。

环保型纳米彩色薄膜的性能研究

通过溶胶-凝胶法制备掺杂有不同生物染色剂的SiO_2彩色溶胶,将其涂覆于普通玻璃表面,制成了均匀透明、色泽丰富的环保型彩色玻璃。研究表明,不同生物染色剂制得的彩色薄膜的性能有所区别,其中蓝色薄膜的实际耐用性(包括耐磨擦、耐腐蚀和抗紫外线功能)最好,达到了室内玻璃制品的性能要求。

纳米生物活性玻璃颗粒的制备及形态控制

采用溶胶-凝胶技术制备纳米生物活性玻璃颗粒,通过在溶胶中加入柠檬酸来控制生物活性玻璃的形态结构。利用比表面积分析仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对纳米生物活性玻璃的结构和形成机制进行了表征。研究结果表明:采用柠檬酸作为水解催化剂可以方便地控制生物活性玻璃的纳米结构形态,有利于制备较小粒径、大比表面积和孔体积的生物活性玻璃。这种制备技术提供了一种简单、低成本制备纳米生物活性玻璃并控制其纳米粒子形态的方法。