生物医用高分子材料合成与改性新进展

在生物医学领域,高分子材料因其独特的物理和化学性质,如优良的生物相容性、可定制的机械强度和可降解性,已经受到了广大研究者的关注。文章深入探讨了生物医用高分子材料的合成与改性的最新技术,并探索了如何通过这些技术来提高材料的性能和应用范围。详细描述了高分子材料的基本性质及其在医疗领域的应用,如作为药物传递载体、组织工程支架和医疗器械的材料。同时,也对当前的合成和改性技术进行了深入分析。经过对比分析,发现某些新技术能够有效提高材料的生物相容性和机械性能,以及展望了这些材料在医疗领域的未来发展趋势。

Biomi metic coating of calciumphosphate on biometallic materials

The biomimetic coating process in comparison with other processes is reviewed. This processing shows advantages in the surface bio-modification, such as low cost and flexible processing, wide range of apatite composition and thickness, non-line-of-sight characteristic and possibility to coat polymers and porous implants. The (bio-)(mimetic) apatite coating is made up of larger number of globules with size of 15μm. Each globule is a group of (numerous) flakes with a size range of 100200nm to 30μm in length and 0.11μm in thickness. In-vitro and (in-vivo) studies show that the biomimetic apatite coating can promote an early and strong bonding to bone or promote the bone in-growth into the porous structure, which will be beneficial to the cementless stable fixation of orthopaedic implants. Recently developed co-precipitation of a kind of protein molecules into the HA coating shows much (promising.)

生物医用有色金属材料研究现状与未来发展

生物医用有色金属材料发展迅速,形成了适应不同体内环境、不同组织的医用有色金属材料及器件体系;着眼未来开展领域研究规划,提升新型医用有色金属材料及器件的临床应用水平,兼具理论研究与实践应用价值。本文论述了生物医用有色金属材料在耐蚀性、耐磨性、疲劳强度及韧性、生物适配性等方面的关键性能要求,系统梳理了永久性植入有色金属材料、生物可降解有色金属材料、多孔医用有色金属材料、医用有色金属表面改性等细分领域的研究进展、发展趋势与科学问题。在凝练各类生物医用有色金属材料未来研究方向的基础上,提出了加强基础与关键核心技术研究、组建“产学研医监”协同创新体、建立相关标准及规范、培育高精尖人才体系等发展建议,以期为新型材料发展布局与前沿技术研发提供先导性参考。

关节软骨润滑机制理论及仿生软骨材料的摩擦学应用

背景:关节软骨拥有着自然界中已知最有效的润滑,如膝关节和髋关节等,在生理性高压下,其表面摩擦系数低至0.001,如此低的摩擦对于关节正常活动来说非常必要。而软骨一旦发生退化,便易发生骨关节炎,因此探究软骨表面如此高效的润滑机制便显得尤为重要。同时,随着对关节润滑机制研究的深入,仿生软骨材料的飞速发展也为关节软骨之间的润滑及软骨损伤后的治疗带来了希望。目的:探讨关节软骨润滑机制以及仿生软骨材料摩擦学最新研究进展。方法:采用计算机检索中国知网、PubMed、Semantic Scholar、ScienceDirect和Wiley Online Library数据库中有关关节软骨润滑机制和仿生软骨材料的相关研究资料,根据纳入和排除标准,最终共选取60篇文献进行综述。结果与结论:①关节软骨的润滑并不是通过单一的机制,而是多种机制共同参与并实现高效润滑。②目前软骨润滑机制的主要研究聚焦于边界润滑以及水合润滑。③软骨润滑的边界润滑机制模型主要通过透明质酸、润滑素和磷酸酰胆碱等边界分子实现。④软骨间多重分子通过协同作用促进软骨润滑,这也为仿生软骨材料的设计提供了一种新思路。⑤用于软骨替代的仿生软骨材料必须具备优异的力学性能与润滑性能,目前的仿生软骨材料通过表面改性和添加涂层等方式综合提升生物医学水凝胶的润滑性能与机械性能,以应用于软骨润滑。⑥仿生软骨材料不仅发挥润滑方面的作用,同时也能作为释药载体达到递送药物的目的,这也为未来更优异的材料设计提供了思路,但目前的仿生软骨材料大多还处在体外实验或者动物模型研究阶段,尚未形成临床转化。

聚异丁烯基生物弹性体研究进展

近年来聚异丁烯及其共聚物在生物医用材料领域取得了重要进展。本文综述了聚异丁烯基弹性体的表面改性方法、聚异丁烯与生物相容性聚合物的共聚方法,介绍了聚异丁烯基生物弹性体在瓣膜病、输尿管支架、眼科以及药物洗脱支架等方面的应用进展,最后对其未来发展进行了展望。

淀粉在生物医用材料方面的研究进展

生物医用高分子材料是材料学、化学、生物医学、临床医学等多学科交叉的国际前沿研究领域。淀粉作为天然高分子材料,因其原料来源丰富、生物相容性好、安全无毒、可降解等诸多优点,在生物医学领域显示出了良好的应用前景。本文综述了近年来淀粉及其改性产物在止血材料、药物释放、组织工程支架和细胞培养等生物医用材料领域的进展,并对其在该领域的未来发展进行了展望。

C/hBN润滑组元对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

为改善高温下材料摩擦性能的稳定性和提高润滑组元与铜基体的界面结合效果,采用粉末冶金工艺制备了C/hBN作为润滑组元的铜基粉末冶金摩擦材料,研究了C/hBN含量和化学镀铜表面改性对摩擦材料显微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:适量添加hBN作为润滑组元能提高材料的摩擦系数和热稳定性,当C/hBN质量分数比为6∶3时,材料具有较高的摩擦系数,在350 km/h制动速度下其摩擦系数高达0.472,且磨损量相对较低,具有相对较好的综合性能;C/hBN表面镀铜后,摩擦材料的致密度提高,硬度略微下降,整体摩擦系数更加稳定,与未镀铜相比其磨损量降低了28%。C/hBN颗粒表面镀铜改善了C/hBN-Cu的界面结合,制动时摩擦表面的剥落坑数量明显减少。石墨和hBN润滑组元的综合运用及表面镀铜处理可有效提高铜基摩擦材料的摩擦磨损性能,有利于制动闸片轻量化设计,为C/hBN在铜基摩擦材料中的应用提供工艺理论依据。

生物医用高分子材料的生物相容性及其表面改性技术

生物医用高分子材料是一类具有广泛用途的高科技产品,具有十分重要的应用价值和发展前景。生物相容性是生物医用高分子材料必须具备的优良特性,是材料产品成功应用的关键。目前,人们主要通过材料表面改性来提高生物医用高分子材料的生物相容性,以保证材料与机体相适应,生物医用高分子材料表面改性技术也因此成为人们竞相研究开发的热点。简述了生物医用高分子材料的生物相容性及其表面改性技术的相关问题。

表面改性在生物医用材料研究中的应用

在植入物体性能较好的基础上，表面性能是决定其生物相容性是否良好的至关重要因素,本文针对硬组织和与血液相接触的金属植入物，对表面改性技术、表面改性膜层特点及其应用进行了综合评述,探讨了通过表面改性提高植入物生物相容性的机理，并指出了生物医用材料表面改性的研究发展方向.

稀土上转换发光纳米材料的制备及生物医学应用研究进展

荧光探针技术已经被广泛应用于生物成像、生物标记、生物检测、免疫分析等生物医学领域。传统荧光标记材料,如有机荧光染料、荧光蛋白和半导体量子点,目前面临诸多应用局限,如发光强度不稳定、检测灵敏度低、生物毒性高、自荧光强等。有鉴于此,人们开发了La系金属离子掺杂的稀土上转换发光纳米材料作为新型生物标记材料,该材料受近红外光激发后发出近红外或可见光范围内的高能量光子。这种带有特殊光学性质及良好生物相容性的荧光标记材料克服了传统荧光标记材料的缺点,从而成为材料科学与生物医学交叉领域的研究热点。综述了稀土纳米材料上转换功能的特殊物理机制及其制备和表面修饰方法的研究进展。在此基础上介绍了稀土上转换纳米材料在生物成像、检测、载药、即时诊断器件开发等生物医学工程中的应用。

医用高分子材料表面的润滑改性进展

综述了医用高分子材料表面的润滑改性方法，对影响表面润滑性的因素进行了讨论，简述了材料表面润滑性的测定方法、润滑机理及润滑表面的形态，概述了表面润滑的医用高分子材料在临床中的应用。

低温等离子体改性效果时效性的研究进展

低温等离子体技术是一种清洁且高效节能的新型材料表面改性技术。该技术在改善材料表面性能的同时,仍可保持本体性能的特色,在材料表面改性方面具有广阔的应用前景。然而,经过低温等离子体处理的聚合物材料的改性效果会随时间发生明显衰减,改性效果存在时效性。概述了时效性的产生机制、表征方法以及克服时效性的方法,重点讨论了聚合物的结构、等离子体处理工艺参数,包括等离子体工作气氛、处理时间、处理功率、放置环境等因素对时效性的影响。

表面修饰纳米二氧化硅及其与聚合物的作用

本文综述了近几年国内外对纳米二氧化硅的表面化学修饰及其在聚合物基纳米复合材料中与基体作用方式的研究工作。对纳米SiO2进行表面修饰可以改善纳米颗粒与聚合物基体间的亲和性,同时可以使纳米SiO2表面功能化,有利于SiO2与聚合物基体间形成强的结合力。纳米SiO2与聚合物基体间可以以吸附力、氢键、共价键等方式结合,不同的结合方式对材料性能也会产生不同程度的影响。

低温等离子体表面改性高分子材料研究进展

综述了低温等离子体技术的最新进展,指出目前最具开发潜力的低温等离子体有大气压下辉光放电等离子体和介质阻挡放电等离子体。经低温等离子体处理的高分子材料表面发生多种物理和化学变化,例如产生刻蚀、形成致密的交联层以及引入极性基团,使材料的亲水性、粘结性、生物相容性等得到改善,故低温等离子体处理技术广泛用于高分子材料的表面改性,重点介绍了低温等离子体在医用高分子材料、合成纤维材料、薄膜材料中的研究概况和进展。

钛合金表面激光熔覆制备羟基磷灰石生物陶瓷涂层的研究现状

利用激光熔覆技术在医用钛金属表面制备生物活性陶瓷羟基磷灰石(HAP)涂层,是近年来世界各国生物医用植入材料及相关领域的研究热点之一。首先简要概括了HAP生物陶瓷涂层材料的特点与意义,介绍了医用钛金属材料与生物陶瓷材料的历史发展与特点,指出了已有技术制备的生物陶瓷涂层在制备与应用中存在的优缺点,介绍了激光熔覆制备生物陶瓷涂层的特点与优点。综述了国内外钛及钛合金表面激光熔覆制备HAP生物陶瓷涂层、激光快速成形生物陶瓷涂层及相关材料的研究特点、现状与进展。重点介绍了激光熔覆不同成分原材料、添加稀土成分与不同波长激光制备生物陶瓷涂层的机理,及激光熔覆制备生物陶瓷涂层的特点与优缺点。激光熔覆制备生物陶瓷涂层及相关材料是一个多学科交叉的研究领域,通过对钛合金的激光表面改性,激光熔覆制备生物陶瓷涂层在理论研究与临床应用上具有广阔的前景。最后对激光熔覆工艺制备合成HAP生物陶瓷涂层未来的研究方向进行了讨论与展望。

羧甲基化香菇多糖对壳聚糖表面的化学修饰

以壳聚糖为基材,通过表面化学接枝修饰的方法,将羧甲基化香菇多糖固定在壳聚糖基材的表面。通过红外光谱、水接触角测试、抗菌活性及蛋白质吸附等测试方法对修饰后的壳聚糖表面性能进行了表征和分析。测试结果表明,经过表面接枝修饰的壳聚糖基材表面的亲水性得到明显改善,表面纤维蛋白原的吸附量降低了61%,显示出明显的排斥蛋白质非特异性吸附的效果;然而,经过修饰后的壳聚糖表面对大肠杆菌的抑制率有一定程度的降低。

纳秒脉冲介质阻挡放电在聚合物绝缘材料表面改性中的应用

综述了利用纳秒脉冲介质阻挡放电(DBD)改性绝缘材料提高表面性能的研究成果,分别介绍了大气压空气中纳秒脉冲DBD改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)提高表面亲水性和改性有机玻璃(PMMA)提高表面疏水性的实验结果,对比了纳秒脉冲与交流DBD在绝缘材料改性中的效果,探索了纳秒脉冲DBD的改性机理。研究表明:纳秒脉冲DBD在聚合物绝缘材料表面改性中作用明显;经纳秒脉冲DBD亲水改性后,PET材料表面水接触角从78.0°降至25°,均匀模式DBD的改性效果要优于丝状模式DBD;经纳秒脉冲DBD疏水改性后,PMMA材料表面水接触角从68.0°升至92°;聚合物绝缘材料亲水性和疏水性的改善是由于放电等离子体在材料表面分别引入了含氧基团和甲基与大分子自由基。

聚合物表面光化学改性研究进展

聚合物表面改性是提高聚合物制品性能,拓展其应用范围的重要手段;而光化学改性是其中广泛应用的方法之一。文中以笔者实验室近年的研究为基础,结合这一领域国内外的重要研究成果,概述了通过在聚合物表面实施光感应CH键转换反应引入单层官能团、聚合物接枝链及构筑三维微/纳结构的一些新方法,重点介绍了相关方法涉及的反应机理及代表性的应用成果,并对今后的发展前景予以展望。

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)杂化材料

POSS作为一种特殊的有机-无机杂化材料,在结构上具有很强的可设计性,为新材料的研究提供了极大的便利,在近几年的研究中备受人们关注。介绍了POSS合成的研究进展,重点综述了近几年POSS杂化材料在光电材料、聚合物阻燃和材料表面改性等领域的应用。指出基于POSS的杂化材料发展前景广阔,在未来材料科学发展中将发挥重要作用。

磷脂聚合物涂层对聚丙烯膜氧合器血液相容性的影响

通过将3种仿细胞膜结构磷脂聚合物PMBT、PMLT、PMNC分别涂敷在聚丙烯(polypropylene,PP)膜表面,研究聚合物涂层的稳定性及其对PP膜氧合器血液相容性的影响。动态接触角测量显示:3种聚合物涂层PP膜在不同温度和浓度的乙醇溶液中长时间浸泡,其动态接触角无明显变化。体外蛋白质吸附实验表明:与无涂层PP膜相比,PMBT、PMLT和PMNC聚合物涂层PP膜对牛血清白蛋白和纤维蛋白原的吸附均显著下降。动物体外循环开始后,无涂层组的血小板、白细胞计数及纤维蛋白原浓度较体外循环前明显降低,同时β血小板球蛋白、白介素8、凝血酶-抗凝血酶复合物、补体片段5a和凝血酶原片段F1+2的浓度明显升高,而PMBT、PMLT和PMNC聚合物涂层组的上述指标较体外循环前均没有明显变化,3种聚合物涂层组之间亦无统计学差异。体外循环120 min后,无涂层组氧合器有明显凝血现象,而3种聚合物涂层组氧合器均未发生凝血。上述结果提示,PMBT、PMLT和PMNC聚合物涂层不仅具有优异的稳定性,而且能够显著提高PP膜氧合器的血液相容性。该结果为磷脂聚合物涂层医疗耗材的进一步转化应用提供了客观的实验依据。