聚多巴胺仿生法制备的聚己内酯螺钉羟基磷灰石涂层对兔前交叉韧带重建后骨整合的影响

目的:利用聚多巴胺仿生法在聚己内酯(PCL)螺钉表面制备羟基磷灰石(HA)涂层,评价其对前交叉韧带重建后骨整合的影响。方法:通过3D打印设计制作多孔PCL螺钉,利用聚多巴胺仿生法制备HA涂层。选取20只成年雄性新西兰大白兔,于双侧后肢建立前交叉韧带重建模型,左右侧随机植入含HA涂层(实验组)及不含HA涂层的(对照组)PCL螺钉,术后6、12周分别处死10只,取膝关节,制备股骨-前交叉韧带-胫骨复合物标本,通过Masson染色、Micro-CT检测、生物力学测试评价螺钉与骨组织界面的骨整合情况。结果:Masson染色结果示术后6、12周两组螺钉周围均有较多新生骨小梁形成并向螺钉孔隙内生长,但实验组新生骨小梁的量和深度均优于对照组。Micro-CT示术后6、12周两组螺钉界面骨隧道内新生骨逐渐增加,且实验组周围新生骨量多于对照组。与术后6周相比,两组术后12周骨体积分数、骨小梁数量、骨密度均升高,骨小梁分离率降低;术后6、12周,实验组以上指标均优于对照组(P<0.05)。术后6、12周实验组最大拉力峰值均高于对照组[(39.98±5.32)N vs(27.46±6.95)N,(62.64±8.76)N vs(50.15±6.48)N](P<0.05)。结论:聚多巴胺仿生法制备的PCL螺钉的HA涂层能够促进前交叉韧带重建术后骨整合,提高界面螺钉生物力学稳定性。

氟硒双掺羟基磷灰石涂层体外矿化性能及抗菌性能研究

目的制备一种具有抗菌能力和骨骼矿化能力的HA涂层,探究在Se/P(物质的量比)为0.15时,不同掺F量对涂层抗菌能力和矿化能力的影响。方法采用共沉淀法制备F、Se共掺羟基磷灰石悬浮液(Se-F-HA),经洗涤和过滤将其固含量调整至10%,通过悬浮液等离子喷涂技术(SPS),在医用金属钛表面沉积Se-F-HA涂层,通过XRD、XPS、SEM-EDS对涂层进行表征。以体外矿化实验和抗菌实验评价涂层矿化能力和抗菌能力。结果XRD表明3种涂层均为HA相,F、Se并未引起HA相变;EDS和XPS表明F、Se成功进入HA晶格,元素并未发生明显氧化。矿化实验表明,随着掺F量的增加,涂层失重减少,形成矿化层速率加快,磷灰石密度增加。矿化5 d后Se-1.5FHA涂层增重0.013 g/cm^(2),矿化后3种涂层Ca/(Se+P)(物质的量比)值均高于1.67,表明涂层表面吸附Ca^(2+)、PO_(4)^(3-),形成Ca/P(物质的量比)大于1.67的磷灰石层。抗菌实验表明,Se-F-HA涂层对细菌增殖起到明显的抑制作用。结论F、Se可以促进HA涂层的矿化,F可以有效降低SeHA溶解度。Se-FHA涂层对金黄色葡萄球菌的增殖起到明显抑制作用,相较于HA组,Se-1.5FHA组细菌数量下降了近2个数量级,为骨缺损提供了具有良好抗菌能力和骨骼矿化能力的材料。

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。

羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层促进大鼠骨缺损的修复

背景:钛及钛涂层材料在口腔种植领域广泛运用,但仍存在着种植体周围炎、种植体脱落及松动等现象,因此对纯钛的表面改性成为了口腔医学研究的热点问题。目的:探究钛表面羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层的物理性能及促成骨性能。方法:在电压为10,30,50 V条件下,采用电化学沉积法在钛表面分别制备羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层,表征涂层的微观形貌、亲水性能,筛选最佳电压条件下制备的复合涂层,用于动物实验。取54只SD大鼠,在双侧后肢股骨头制备直径2 mm、深度7 mm的缺损,随机分3组干预,每组18只:空白组不植入钛材料,纯钛组植入纯钛材料,涂层组植入负载羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层钛材料,植入后第4,8,12周取材,通过X射线片、Micro-CT扫描、病理切片染色观察成骨效果。结果与结论:(1)扫描电镜下可见,当电压为10 V时,涂层中出现了大量的裂纹和块状物;当电压升至30 V时,涂层仍然存在一些小的块状物,但整体上表现出较为平坦的均匀性;当电压为50 V时,涂层的分布更加均匀,裂纹和斑点也减少。在50 V电压下制备的复合涂层亲水性能最佳。综合以上,动物实验选择在50 V电压下制备的复合涂层材料。(2)X射线片显示种植体植入位置相对固定,未产生严重的术后炎症反应。Micro-CT扫描结果显示,涂层组种植体表面新骨形成速度与成骨量均优于纯钛组(P <0.001)。病理切片苏木精-伊红染色、Masson染色进一步证实了Micro-CT扫描结果。病理切片免疫组化染色显示,纯钛组植入第12周的骨桥蛋白、骨形态发生蛋白2表达高于空白组(P <0.001),涂层组植入第12周的骨桥蛋白、骨形态发生蛋白2表达高于纯钛组(P <0.001)。(3)结果显示,羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层材料具有良好的物理性能与促成骨性能。

二甲双胍对微弧氧化羟基磷灰石涂层金属钛表面的糖尿病大鼠BMSCs细胞增殖和成骨分化的影响及机制研究

目的探究二甲双胍(Met)对微弧氧化羟基磷灰石(MAO-HA)涂层金属钛表面的2型糖尿病(T2DM)大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)细胞增殖和成骨分化的影响及作用机制。方法20只SPF级雄性大鼠随机分为正常组(NC组)、T2DM组、低剂量二甲双胍组(Met-Low组)、高剂量二甲双胍组(Met-High组),每组5只。采用高糖高脂饲料喂养4周联合腹腔注射链脲佐菌素(STA,50 mg/kg)建立T2DM大鼠模型。Met-Low、Met-high组大鼠分别进行二甲双胍150 mg·kg^(-1)·d^(-1)、300 mg·kg^(-1)·d^(-1)灌胃,NC组、T2DM组以等量0.9%氯化钠溶液灌胃。灌胃4周后,处死大鼠并分离股骨、胫骨中的BMSCs。采用电化学法(ELC)和微弧氧化法(MAO)制备羟基磷灰石(HA)涂层金属钛材料。将正常大鼠来源的BMSCs种植于ELC-HA、MAO-HA涂层表面,培养48 h后,扫描电镜观察涂层表面形态及BMSCs在其表面的吸附情况。将不同来源的BMSCs种植于MAO-HA涂层表面,并分为NC组、T2DM组、Met-Low组、Met-High组。培养48 h后,CCK-8、EdU染色检测BMSCs增殖能力;碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红染色检测BMSCs成骨分化能力;Western blot检测细胞增殖相关标志物[增殖细胞核抗原(PCNA)、Ki67]、成骨分化相关标志物[碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(OCN)、骨桥蛋白(OPN)]、Wnt/βcatenin通路相关蛋白[Wnt3a、β连环蛋白(βcatenin)、糖原合酶激酶-3β(GSK-3β)]蛋白水平。结果MAO-HA涂层表面具有均匀粗糙的孔隙,其上BMSCs充分伸展,细胞突起粗大,而ELC-HA涂层表面十分光滑,其上BMSCs皱缩,突起较细。与NC组相比,T2DM组BMSCs细胞存活率、EdU阳性细胞率及成骨分化能力明显降低,BMSCs中PCNA、Ki67、ALP、OCN、OPN、Wnt3a、βcatenin蛋白水平明显降低,GSK-3β蛋白水平明显升高(均P<0.05)。与T2DM组相比,Met-Low组和Met-High组BMSCs细胞存活率、EdU阳性细胞率及成骨分化能力明显升高,BMSCs中PCNA、Ki67、ALP、OCN、OPN、Wnt3a、βcatenin蛋白水平明显升高,GSK-3β蛋白水平明显降低(均P<0.05)。结论二甲双胍能够促进MAO-HA金属钛表面T2DM大鼠BMSCs增殖和成骨分化能力,其可能通过激活Wnt/βcatenin通路发挥作用。

3D打印聚乳酸-纳米羟基磷灰石/壳聚糖/多西环素抗菌支架的性能

背景:聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性,成为一种新型的骨科固定材料,然而该材料缺乏细胞识别信号,不利于细胞黏附和成骨分化,限制了其在生物材料中的应用。目的:3D打印聚乳酸-纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架,评估其药物缓释及生物性能。方法:采用熔融沉积技术打印孔隙交互的多孔聚乳酸支架(记为PLA支架),将该支架浸泡于多巴胺溶液中制备聚乳酸-多巴胺支架(记为PLA-DA支架);将纳米羟基磷灰石投入壳聚糖溶液中,然后将PLA-DA支架浸没其中,制备聚乳酸-纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架(记为PLA-nHA/CS支架),表征3组支架的微观形貌、孔隙率、水接触角与压缩强度。采用冷冻干燥法制备负载药物多西环素的PLA-nHA/CS支架(记为PLA-nHA/CS-DOX支架),表征其药物释放。将PLA、PLA-DA、PLA-nHA/CS、PLA-nHA/CS-DOX支架分别与MC3T3-E1细胞共培养,检测细胞增殖与成骨分化能力;将不同浓度的金黄色葡萄球菌悬液分别与4组支架共培养,采用抑菌圈实验检测支架的抗菌性能。结果与结论:①扫描电镜下可见PLA、PLA-DA支架表面致密光滑,PLA-nHA/CS支架表面可见纳米羟基磷灰石颗粒;PLA、PLA-DA、PLA-nHA/CS支架的孔隙率逐渐降低,压缩强度逐渐升高,PLA-nHA/CS支架的弹性模量满足松质骨要求;PLA-DA、PLA-nHA/CS支架的水接触角小于PLA支架;PLA-nHA/CS支架体外可持续释放药物达8 d。②CCK-8检测显示,4组支架均未显著影响MC3T3-E1细胞的增殖;PLA-DA组、PLAnHA/CS组、PLA-nHA/CS-DOX组细胞碱性磷酸酶活性均高于PLA组;茜素红染色显示,与PLA组相比,PLA-nHA/CS组、PLA-nHA/CS-DOX组细胞表现出较高的矿化水平。③抑菌圈实验显示PLA、PLA-DA支架无抗菌性能,PLA-nHA/CS支架具有一定的抗菌性能,PLA-nHA/CS-DOX支架具有超强的抗菌性能。④结果表明,PLA-nHA/CS-DOX支架具有良好的药物缓释性能、细胞相容性、促成骨性能及抗菌性能。

大气等离子喷涂羟基磷灰石涂层的工艺参数优化

采用大气等离子喷涂工艺在Ti–6Al–4V基体上制备羟基磷灰石(HA)涂层。通过正交试验考察了喷涂电流、喷涂距离和次气(氢气)流量对HA涂层结合强度和显微硬度的影响。结果表明,当喷涂电流为700 A,次气流量为9 L/min,喷涂距离为120 mm时,涂层品质最好。采用扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、接触角测量仪和电化学工作站对此参数组合下所制涂层的微观结构及性能进行表征。结果表明,等离子喷涂制备的HA涂层具有典型的层状结构,与基体结合良好,表面粗糙度(Ra)达到3.56μm,对模拟体液(SBF)的接触角为43.6°。与纯基体相比,有HA涂层的Ti–6Al–4V试样在SBF中的腐蚀电位正移,腐蚀电流密度降低,耐蚀性得到显著提升。

脉冲激光沉积羟基磷灰石(HAP)生物陶瓷涂层的研究进展

脉冲激光沉积法制备HAP生物陶瓷涂层是一项极有发展潜力的新技术。本文介绍了采用脉冲激光沉积法制备HAP生物陶瓷涂层的研究背景、原理与意义,并对其4个主要研究方向:溅射机理、沉积条件与涂层质量的关系、HAP涂层的生理功能、脉冲激光沉积新工艺的最新研究现状进行了概括与总结。

悬浮液等离子喷涂制备羟基磷灰石纳米生物涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂(SPS)作为一种新兴的喷涂方法,能够制备均匀、缺陷少的生物涂层。介绍了SPS制备羟基磷灰石(HA)纳米生物涂层的原理,总结了烧结区和致密区组织的形成机制,分析了悬浮液在飞行过程中的液滴演化,讨论了不同工艺参数对SPS制备HA生物涂层的影响,揭示了HA涂层沉积机理,概括了SPS制备HA生物涂层的力学性能、抗菌性能、细胞相容性和体外生物活性等性能。

羟基磷灰石及其复合涂层的研究现状

钛及其合金金属有良好的机械性能,羟基磷灰石是有优异生物性能的活性陶瓷,因而羟基磷灰石/钛(HA/Ti)复合涂层结合二者优势性能被广泛应用于人体骨组织和牙齿的修复中,以提高材料的医用价值。该文采用冷喷涂、等离子喷涂、磁控溅射、激光熔覆、溶胶-凝胶、电化学沉积等其他技术制备HA/Ti复合粒子,并适当掺入其他金属合金,完善性能,探究其实验后的涂层特征、表面形态对力学性能和生物性能的影响。

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。

生物活性梯度涂层中羟基磷灰石的相转变与结构稳定性

重点研究了生物活性梯度涂层中羟基磷灰石高温结构稳定性．探讨了羟基磷灰石在喷涂和热处理过程中的相变化，对比研究了不同热处理条件对羟基磷灰石晶体稳定性和羟基恢复的影响．发现经等离子喷涂后的生物活性梯度涂层中的羟基磷灰石结晶程度明显降低，并出现β－ＴＣＰ杂相．羟基磷灰石晶体中的羟基已完全分解脱落．适当条件的热处理可使喷涂涂层中的磷酸三钙转变为羟基磷灰石，晶体中的羟基可大部分恢复，其中大气热处理比真空热处理更有利于羟基的恢复．

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的骨桥接性研究

羟基磷灰石 (Hydroxyapatite ,HA)涂层与宿主骨之间有一定间隙的情况下新骨能长入间隙 ,形成骨键合 ,起到桥接作用 ,在临床上具有非常重要的作用。然而 ,多大的间隙为HA涂层最大桥接距离 ,各种实验数据相差很大。本实验在纯钛基底上用等离子喷涂及水蒸汽后处理法制得结晶度为 88% ,厚约 10 0 μm的HA涂层。选用狗的股骨为实验对象 ,纯钛和HA涂层为植入体 ,植入体与宿主骨之间的间隙为 2mm。组织形貌学显示 :12周后 ,HA涂层与宿主骨之间的间隙被新骨充满 ,涂层与骨之间形成直接的骨键合 ;而纯钛植入体与宿主骨之间的间隙为纤维组织充填。

羟基磷灰石梯度涂层的制备及其结构特征

通过改变电结晶电流密度在钛合金表面制得内部致密、外部多孔的ＣａＨＰＯ４·２Ｈ２Ｏ 涂层，经碱液处理转变为羟基磷灰石．ＳＥＭ，ＸＲＤ分析及粘接拉伸试验表明：电流密度较小时得到的内部涂层致密，与基体有较高的结合强度；随电流密度增加得到的涂层由内向外孔隙率逐渐增大，晶体变为细针状． 这种梯度结构实现了生物涂层结合强度和表面形态的协调兼顾．

喷涂距离和喷涂功率对羟基磷灰石涂层的影响

本文以Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金为基体材料，采用等离子喷涂方法，在不同喷涂距离和喷涂功率下制备羟基磷灰石（ＨＡ）涂层，研究喷涂距离和喷涂功率这两个重要的喷涂参数对涂层结构和组成的影响．使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察了羟基磷灰石涂层的形貌．涂层的相组成由Ｘ射线衍射谱仪（ＸＲＤ）分析而得．并使用Ｘ射线荧光谱仪（ＸＲＦ）测定了涂层的Ｃａ／Ｐ摩尔比．研究结果表明，喷涂距离对羟基磷灰石涂层的形貌、相组成以及Ｃａ／Ｐ摩尔比有着明显的影响．随着喷涂距离的增大，羟基磷灰石粉末的熔化状态得到改善，涂层的显微结构较为致密．然而，喷涂距离的增大使得涂层的非晶化更加严重，涂层中非晶相含量增大．在实验范围内，喷涂功率对涂层结构和相组成的影响不明显．Ｃａ／Ｐ比测定显示，等离子喷涂羟基磷灰石涂层均为缺磷涂层，Ｃａ／Ｐ比随喷涂距离的增大而降低，随喷涂功率的增大而增大．

羟基磷灰石涂层钛种植支抗的稳定性

将羟基磷灰石（ＨＡ）涂层钛种植体延期植入狗颌骨，施以１５０ｇ的正畸力，通过口内及Ｘ线照片测量，动态研究种植支抗在３个月内的稳定性。结果显示：判断种植支抗的移动应综合采用口内及通过Ｘ线照片测量两种方法；ＨＡ涂层钛种植支抗的骨内段无移位（Ｐ＞０．０５），而基桩在受力后第２和第３个月倾斜移动。说明该类骨内种植体的体部承受正畸力时具有良好的稳定性，在将其颈部设计调整后作为种植支抗，可保证在短期正畸治疗时间内不移动。

冰醋酸介质中电泳共沉积制备生物玻璃/羟基磷灰石涂层

通过研究生物玻璃(bioglass,BG)微粉和羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)微粉在水和非水介质中的分散及带电特性,选择冰醋酸为介质,使分散在其中的BG颗粒和HA颗粒表面均带上正电荷,为电泳共沉积提供了前提条件。通过对BG颗粒和HA颗粒在冰醋酸介质中电泳共沉积以及后续低温快速热处理,在钛合金基体上成功地制备出了底层致密而表层附近多孔的BG/HA涂层。并对所制备的BG/HA涂层的力学性能和微观结构及组成进行了测试分析。

羟基磷灰石生物活性梯度涂层材料的界面特点

用透射电子显微镜对钛合金基体等离子喷涂羟基磷灰石 (HA)生物活性梯度涂层的界面进行了观察与分析。结果表明 :经热处理后生物活性梯度涂层的结晶程度明显提高 ,涂层中存在HA晶体、β Ca3(PO4 ) 2 晶体以及中间相CaTiO3 晶体。涂层和基体的界面结合为冶金化学结合 ,HA涂层和基体Ti间存在过渡相ZrO2 ,过渡相ZrO2 的存在有利于提高涂层和基体之间的界面结合力。

喷涂功率对真空等离子喷涂羟基磷灰石涂层的影响

本文采用真空等离子喷涂设备（VacuumPlasmaSprnySystem），在不偷呐涂功率下制备了羟基磷灰石涂层，研究了热喷涂功率对羟基磷灰石涂层材料学特征的影响．实验中，使用X射线衍射仪，测定了涂层的相组成．使用扫描电子电镜，观察了羟基磷灰石涂层的表面形貌．研究结果表明，热喷涂功率对羟基磷灰石涂层的结构有着重大的影响．一方面，随着热喷涂功率的提高，涂层的非晶化加剧，涂层中非晶态的羟基磷灰石含量不断增大．另一方面，随着热喷涂功率的提高，羟基磷灰石粉末的熔化状态变好，颗粒之间的结合能力加强；涂层的显微结构明显改善．

AZ31仿生沉积羟基磷灰石涂层的研究

采用镁合金AZ31作为研究对象,成功利用仿生法分别在24,48 h内在AZ31表面形成一次、二次羟基磷灰石涂层,随时间增加,涂层厚度增加.利用X射线衍射和扫描电子显微镜对涂层进行表征并对形成涂层的试样进行耐蚀性实验研究.结果表明,二次涂层试样表面的HA涂层比一次涂层试样在基体表面分布均匀致密,二次涂层试样的降解速率比一次涂层试样明显降低,通过控制涂层形貌、厚度可在一定程度上控制基体镁合金AZ31的降解速率.