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。

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。

钛表面制备羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层研究

通过原位水热合成和溶胶-凝胶浸提涂敷法在碱处理的钛表面制备了HA/CS复合涂层.接触角检测表明碱处理使钛表面具有超亲水性.X射线衍射分析表明复合涂层成分为HA和CS,各组分含量由热重分析确定.用扫描电镜对复合涂层的形貌进行观察,发现不同HA含量的复合涂层具有不同的形貌.通过培养成骨细胞考察了复合涂层的细胞相容性.Alamar Blue检测表明HA/CS复合涂层表面细胞粘附及增殖能力较好.ALP检测表明HA/CS复合涂层表面的细胞分化能力较好.综合研究结果表明,复合涂层有较好的细胞相容性.

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。

碳/碳复合材料表面羟基磷灰石生物涂层的研究进展

综述了C/C复合材料表面HAp涂层的制备工艺研究进展,指出涂层与基体的结合是目前该材料存在的主要问题。在总结前人解决问题的基础上,提出了采用水热电沉积解决此问题的新方案。最后,展望了C/C复合材料表面HAp生物涂层的研究重点和发展趋势。

电泳沉积和反应结合制备羟基磷灰石/氧化铝复合涂层

在金属表面用电泳沉积(electrophoretic deposition,EPD)法制备羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)涂层的主要问题是结合强度较低。为了提高HA涂层与基体的结合强度,先采用EPD在钛表面制得羟基磷灰石/铝(hydroxyapatite/aluminum,HA/Al)复合涂层,然后采用反应结合方法(reaction bonding process)制备羟基磷灰石/氧化铝(hydroxyapatite/aluminum oxide,HA/Al2O3)复合涂层,并与相同条件下制备的HA单一涂层进行比较研究。用扫描电镜表征涂层的表面和横截面形貌。用能量散射X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)谱分析HA/Al2O3复合涂层的化学组成。用XRD仪研究涂层的物相组成和热稳定性。通过黏结–拉伸实验测定HA涂层与基体的结合强度。结果表明:通过850℃热处理,HA/Al复合涂层中的Al粉发生氧化反应生成Al2O3,经反应结合得到HA/Al2O3复合涂层;反应结合提高了HA涂层的致密化程度且降低了基底钛表面的氧化程度;与单一HA涂层相比,HA/Al2O3复合涂层与基底间的结合强度得到明显提高。

碳/碳复合材料表面羟基磷灰石涂层的研究

采用等离子喷涂技术在碳/碳复合材料上制备了羟基磷灰石(HA)涂层,用扫描电镜(SEM)观察了涂层的微观结构,用X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的相组成,并测定了涂层与基体的结合强度。结果表明:在碳/碳基体表面获得了具有一定粗糙度的羟基磷灰石涂层;在等离子喷涂过程中,发生了羟基磷灰石的非晶化现象,经过热处理后可转变为晶相;涂层与基体的剪切强度为7.15 MPa。

微束等离子喷涂氧化锆增韧羟基磷灰石复合涂层

采用微束等离子喷涂方法,在Ti-6Al-4V基体上制备了羟基磷灰石+氧化锆(70HA-30ZrO2,质量分数,%)复合涂层。将复合涂层置于模拟体液中分别浸泡了3,7,14,28 d并观察表面磷灰石的生长情况以评价涂层生物活性。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析技术对涂层浸泡前后的表面形貌和相组成进行了研究。结果表明,涂层中ZrO2主要以立方相存在;喷涂过程中羟基磷灰石(HA)出现了一定的分解,产生大量的α-Ca3(PO4)2杂质相。HA涂层熔化效果很好,但涂层中有未熔化的ZrO2颗粒。涂层在模拟体液中浸泡28 d后表面可以形成磷灰石,说明涂层具有很好的生物活性。

溶胶凝胶法制备羟基磷灰石/TiO2复合生物活性涂层的研究

通过溶胶凝胶法在纯钛基体上制备了羟基磷灰石/TiO2复合生物活性涂层。HA可以提高钛基的生物活性,TiO2可以提高涂层与基体的物理、化学相容性和结合强度。HA和TiO2溶胶由前驱体制得,按不同物质的量比直接混合两种溶胶来制备复合溶胶。使用XRD、SEM研究了不同温度下热处理后涂层的组成和结构。实验结果表明HA的结晶度和晶粒随着温度的升高而提高和变大;涂层表面为连续多孔结构。粘结拉伸结果表明复合涂层与基体结合良好,较纯HA涂层与基体的结合强度有较大提高。复合涂层试样于SBF中浸泡2d、7d和14d的SEM分析结果表明复合涂层表面的磷灰石形成量较高。电位动力学曲线分析表明复合涂层可以提高基体的耐蚀性。

碳／碳复合材料表面制备羟基磷灰石涂层的研究进展

综述了在碳/碳复合材料表面制备具有生物活性羟基磷灰石涂层方法的研究进展,对不同工艺涂层与基体的结合强度进行了评价;认为通过对基体表面改性和形貌调控,可提高涂层与基体的结合强度;介绍了借助感应热沉积法制备的涂层,其破坏临界载荷可达13.1 N,制备了剪切结合强度高达61.3 MPa的羟基磷灰石涂层,达到了临床使用标准要求。

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。

沉积电压对碳/碳复合材料表面羟基磷灰石涂层相组成及显微结构的影响

采用水热电沉积法在碳/碳复合材料表面制各了羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAp)涂层,用X射线衍射、扫描电子显微镜,万能材料试验机等测试手段对涂层进行了表征,研究了沉积电压对HAp涂层晶相和显微结构的影响。结果表明:随着沉积电压的升高,HAp涂层的衍射峰强度育所增加,涂层结晶程度变好,涂层更加致密和均匀;涂层的沉积量和结合强度随着沉积电压的升高而增加。在沉积电压为10V时,涂层的厚度达到了60μm,结合强度为19.8 MPa。

钛合金表面磁控溅射制备羟基磷灰石／氧化钇稳定氧化锆复合涂层

采用磁控溅射法在Ti6Al4V基体上制备了HA／YSZ复合涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、原子力显微镜和划痕法对涂层进行了表征。结果表明:用磁控溅射法可在Ti6Al4V基体上成功制备HA／YSZ复合涂层,涂层主要含有HA、ZrO2和Y2O3物相,此外还有少量的TCP和CaO相;涂层表面呈多孔状,有利于类骨组织的长入,表面显微粗糙度约为140 nm,涂层厚度约为4μm;划痕法测量涂层与基体的附着力约为80 N。

等离子喷涂-水热处理制备二氧化钛-羟基磷灰石复合涂层

为克服等离子喷涂羟基磷灰石生物涂层在结合强度和成分上的缺点 ,通过在钛合金基体上等离子喷涂二水磷酸氢钙和二氧化钛 (锐钛矿型 )复合粉末 ,并后续水热处理 ,制备了二氧化钛 -羟基磷灰石复合涂层。结果表明 :二水磷酸氢钙和二氧化钛复合粉末的等离子喷涂涂层由CaHPO4,Ca2 P2 O7,Ca3(PO4) 2 ,非晶磷酸钙和二氧化钛组成。水热处理涂层由羟基磷灰石和二氧化钛组成 ,升高水热处理温度可提高涂层中羟基磷灰石的结晶性。随着原始粉中二氧化钛加入量的增加 ,喷涂涂层中磷酸钙的含量和水热处理涂层中羟基磷灰石的含量减少 ,羟基磷灰石的晶体形貌从细针状变为小颗粒状 ,喷涂涂层和水热处理涂层的结合强度也随之升高。当二氧化钛的质量分数为 60 % ,水热处理涂层的结合强度可达

两步电化学法制备羟基磷灰石/氧化铝复合生物涂层的研究

研究旨在开发一种可应用于医用金属表面生物学改性的复合生物陶瓷涂层。通过先阳极氧化、再电沉积的两步电化学方法成功制备了羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA)/Al2O3复合生物涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)研究了阳极氧化 Al2 O3 (anodic aluminum oxide,AAO)膜的表面形貌与HA/Al2O3复合涂层的表面及截面形貌结构;用 X 射线衍射仪(XRD)、Fourier 变换红外光谱仪(FT IR)与能谱仪(EDS)表征了复合涂层的物相组成;用等离子原子发射光谱仪(ICP AES)和粘接拉伸试验分别测定涂层在模拟体液(SBF)中的体外行为和浸渍后涂层间的结合强度。结果表明:所制备的HA含有少量碳酸根,在SBF中呈现优良的稳定性并能诱导新的磷灰石层的形成;HA底部嵌入AAO膜的孔洞中形成互锁界面,经模拟体液处理后两者之间结合强度为3.2 MPa。

电沉积镍-羟基磷灰石复合涂层的研究

在镀镍液中加入少量的Ca(NO3)2、NH4H2PO4,在钛基体上实现在电沉积过程中羟基磷灰石(HA)和Ni的共沉积,实验探讨了电流密度、钙、磷浓度对涂层表面形貌、HA含量及涂层结合强度的影响。实验结果表明:涂层中HA的含量随电流密度和钙、磷浓度的增加而提高,但涂层结合强度先增大后减小,Ni HA复合涂层的结合强度明显高于纯HA涂层的结合强度。通过控制适当的电沉积条件,在[Ca2+]=0.01mol/L,电流密度jc=20～30mA/cm2时,可以制得HA分散较为均匀、结合强度较高的Ni HA复合涂层。

一种碳/碳复合材料表面制备高结合强度羟基磷灰石涂层的新方法

背景:目前在碳/碳表面制备羟基磷灰石涂层的方法有很多种,但所制涂层与基体的结合强度不高。目的:提出一种在碳/碳复合材料表面制备高结合强度羟基磷灰石涂层的新方法。方法:首先利用感应加热法在基体表面制备出无水磷酸氢钙涂层,而后对其进行水热处理,转变为羟基磷灰石相。扫描电镜观察涂层的形貌,划痕法测试涂层的临界载荷,顶出法测试剪切强度。结果与结论:感应热沉积法可以在碳/碳复合材料表面制备出致密的块状晶粒结构的无水磷酸氢钙涂层;通过水热处理可以将其转变成结晶完好致密的羟基磷灰石涂层。涂层的临界载荷为13.31N,剪切强度约为47MPa。

碳/碳复合材料基体上羟基磷灰石涂层的体外生物活性

通过分析碳/碳复合材料表面等离子喷涂羟基磷灰石(简称HA)涂层在模拟体液中浸泡后的钙离子浓度和pH值的变化,涂层表面沉积物的微观结构、相组成和钙、磷原子数比,研究了该涂层的体外生物活性。结果表明:随着浸泡时间的延长,浸泡液的钙离子浓度降低,pH值升高,涂层表面的CaO完全溶解,α-TCP和β-TCP轻微溶解;涂层表面的沉积物主要是晶相HA,涂层具有良好的体外生物活性。

羟基磷灰石/氧化锆复合涂层热稳定性和结合强度的研究

为了提高羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)涂层的结合强度,采用水热电沉积法在HA涂层中引入第二相颗粒氧化锆(ZrO2)制备HA/ZrO2复合涂层,研究了ZrO2晶型对涂层表面形貌、相组成、热稳定性和涂层结合强度的影响。实验结果表明,ZrO2的复合减小了HA晶体尺寸,但不影响HA水热电沉积的机理;1200℃热处理后,HA分解生成的CaO和ZrO2形成固溶体,使单斜晶型(m-ZrO2)和四方晶型(t-ZrO2)的ZrO2转变为立方晶型的的ZrO2(c-ZrO2),并促进HA的完全分解;HA/ZrO2复合涂层的结合强度明显高于纯HA涂层的结合强度,且随涂层中ZrO2含量增大和热处理温度的升高而增大。1000℃热处理后,HA/ZrO2复合涂层既有较高的结合强度,又可获得对骨生长有利的HA+β-Ca3(PO4)2(β-TCP)双相结构。