一种新型骨组织工程材料——CPP纤维的制备和性能

采用化学成分与人体骨矿物质相近的磷酸钙为主要原料 ,通过添加适量的稳定剂、阻降剂研制出具有可控降解速率的聚磷酸钙纤维 .测试了聚磷酸钙纤维的力学性能、降解性能、毒理学性能和生物相容性能 。

聚磷酸钙可降解纤维研究

为解决材料在环境中的降解问题，制备了聚磷酸钙纤维．研究表明其结构为无定形玻璃态，抗拉强度为１．９０ＧＰａ，弹性模量为６７．５ＧＰａ，并可发生化学降解。

新型骨与软骨组织工程支架材料制备及其性能研究

目的 研制符合骨与软骨组织工程制备技术要求的新型支架复合材料 ;并确定其性能与结构优化设计的主要参数指标。方法 按不同CPPf(聚磷酸钙纤维 ) /PLLA(L 聚乳酸 )重量比及相同CPPf +PLLA/NaCl颗粒重量比 ,采用溶铸颗粒沥取 (Solvent castingparticulte leaching)法制备系列CPPf/PLLA支架复合材料 ;液体置换法、压缩性能测试及扫描电子显微镜观测其密度、孔隙度、压缩模量及微结构特征 ;材料样品体外人工降解液直接浸渍法判定其生物降解性能 ,并观测其生物降解率、压缩模量及微结构改变。结果 系列支架材料密度为 0 10 8～ 0 16 5g/cm3 ,孔隙度 87 17%～ 93 2 4% ,压缩模量为 5 19～ 7 89MP ,横截面微结构由微孔海绵状过渡为纤维网状。随着支架材料在人工降解液中降解时间的延长 ,其降解率以 0 %～ 13 2 %线性递增 ;压缩模量呈线性降低至 1 10～ 2 78MP ;材料横截面微结构则发生相应改变。结论 CPPf/PLLA支架复合材料具有高孔隙度的三维立体结构 ,良好的抗压缩性能和生物降解性能 ,经进一步优化设计后 ,可成为结构和性能符合各项要求的新型骨与软骨组织工程支架材料。

聚磷酸钙纤维体内降解及组织相容性实验

目的 研究人工合成聚磷酸钙纤维体内降解及组织相容性 ,为肌腱组织工程材料研究提供部分实验依据。方法 聚磷酸钙纤维束和对照材料碳纤维在 2 0只 SD大鼠肢体对称部位的皮下、肌肉、肌腱内植入。术后 1个月观察实验鼠的日常活动 ;术后当日 ,4、8、12、16及 2 0周行 X线片检查 ;术后 4、8、12、16及 2 0周取出材料 ,行肉眼观察、组织切片 ,HE染色。结果 X线片及组织切片证实聚磷酸钙纤维在肌肉内约 16周完全降解 ,肌腱、皮下约 2 0周完全降解 ,降解产物无局部沉积现象 ;而对照碳纤维在实验中未观察到明显降解。聚磷酸钙纤维周围组织内淋巴细胞及巨噬细胞明显少于碳纤维周围 ,且与周围增生组织相融合程度亦优于碳纤维。结论 聚磷酸钙纤维在体内 16～ 2 0周可完全降解 。

聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥复合材料修复骨缺损的实验研究

目的:探讨聚磷酸钙纤维(calciumpolyphosphatefiber,CPPF)和磷酸钙骨水泥(calciumphosphatece-ment,CPC)复合材料修复骨缺损的能力及作为人工骨修复替代材料的可行性。方法:选用新西兰大白兔双侧桡骨制作骨缺损模型,将CPPF/CPC复合材料植入左侧骨缺损处,右侧骨缺损以自体微小颗粒骨植入作为实验对照,另做不植入任何物质的骨缺损作空白对照。在2、4、8、12周时分别进行大体观察、X线摄片、组织学切片观察,8、12周时进行扫描电镜观察及骨密度测定,12周时进行力学测试。结果:CPPF/CPC人工骨组与微小颗粒骨组骨缺损均完全修复,空白对照组骨缺损未见修复,CPPF/CPC与微小颗粒骨两组间X线评分、骨密度及力学测试指标比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:CPPF/CPC复合材料具有良好的骨传导能力、力学特性及生物相容性,有望成为骨组织工程中修复骨缺损的理想材料。

壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料人工骨的降解性能

提出添加壳聚糖纤维改善自固化磷酸钙骨水泥的降解性能。根据单一材料均匀降解假设和狗股骨远端松质骨区缺损修复试验研究壳聚糖纤维/骨水泥复合材料人工骨的降解性能。理论分析发现添加的纤维使得人工骨降解量与时间呈现非线性的二次函数关系;纤维质量分数的增减是人工骨降解率的关键影响因素。骨缺损修复试验结果显示人工骨残留材料率与时间形成高阶函数关系,且其试验曲线与骨组织工程理想曲线相似。分析认为,壳聚糖纤维降解速度高于骨水泥造成人工骨在缺损修复的过程中出现多孔结构,进而在促进新生骨组织生长的同时改变了该人工骨的降解规律,结合纤维质量分数的控制,有可能使人工骨的降解速率与骨组织生长相匹配。

聚磷酸钙纤维作为肌腱组织工程支架材料的体外实验研究

目的 探讨编织的辫状聚磷酸钙纤维 (CPPF)支架 ,在体外物理性能及与肌腱细胞的吸附情况。 方法 CPPF直径 1 5μm,编织成横截面积为 3mm× 2 mm的辫状支架 ;体外测试其拉伸强度、孔隙率及吸水率。将体外培养 SD大鼠原代趾屈肌腱细胞 ,以 5× 1 0 6/ ml浓度与 CPPF辫状支架或 型胶原涂层的 CPPF辫状支架进行体外混合培养 ,组织学观察材料与细胞的吸附情况。 结果 编织的 CPPF辫的平均拉伸强度为 (1 2 2 .80± 1 7.34) N;平均吸水率为61 .56%± 1 4 .57% ;平均孔隙率为 50 .2 9%± 8.1 6%。肌腱细胞与 CPPF支架纤维的吸附较差 ,与 型胶原涂层后的CPPF支架纤维吸附良好。

聚磷酸钙及其复合材料的研究进展

聚磷酸钙(Calcium polyphosphate,CPP)具有优异的生物相容性、生物活性、良好的骨传导性和可生物降解性,其钙磷比为0.5,是具有聚合重复单元的陶瓷基新型无机聚合生物材料,与骨组织有相似的化学成分。另外CPP降解后所释放的钙离子和磷酸根离子参与体内钙磷代谢,被重新沉积到骨组织中,可以加速骨组织矿化促进形成新骨,所以CPP作为一种新型的骨组织替代生物材料已成为研究的热点。详细介绍了CPP及其复合材料的制备、力学性能及生物学性能,对CPP的进一步研究和开发将赋予其更广阔的应用前景。

纳米CaCO_3增强竹浆纤维/环氧树脂复合材料的动态力学性能

为探索碳酸钙(CaCO_3)无机颗粒界面增强机理,建立竹纤维表面微纳米颗粒的附载与界面增强技术的内在联系,该论文以竹浆纤维(bamboo pulp fiber,BPF)和环氧树脂为主要材料,采用纳米CaCO_3浸渍改性工艺,通过真空辅助树脂浸注技术制备BPF/环氧树脂复合材料,利用动态力学分析仪对其动态热机械性能和界面性能进行研究。结果表明:测试频率为单频(1Hz)时,在–20~120℃,纳米CaCO_3浸渍改性竹浆纤维(BPF treated by impregnation modification,IMBPF)增强环氧树脂复合材料的最大储能模量是BPF/环氧树脂复合材料的1.3倍;测试频率为多频(1,2,5,10和20 Hz)时,频率对BPF/环氧树脂复合材料和IMBPF/环氧树脂复合材料的影响规律相同,储能模量,损耗模量和损耗因子均随频率的增加而增加且逐渐向高温方向移动。BPF/环氧树脂复合材料和IMBPF/环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度均随频率的增加而升高,而测试频率对损耗因子影响不大;IMBPF/环氧树脂复合材料的玻璃化转变表观活化能(369.0kJ/mol)低于BPF/环氧树脂复合材料(495.8 kJ/mol),但IMBPF/环氧树脂复合材料的频率和玻璃化转变温度倒数的相关性(决定系数0.987 6)优于对照样(决定系数0.965 9);在–20℃、40℃和100℃时,IMBPF/环氧树脂复合材料的储能模量对频率的依赖性高于对照样;纳米CaCO_3浸渍改性技术可改善复合材料的界面性能,从而为纳米增强复合材料的研究提供理论依据。

生物可吸收性高强度棒用于骨折内固定

目的 :寻找一种理想的生物内固定材料 .方法 :用生物可吸收性聚乳酸 /偏磷酸钙复合物棒对 2 0只兔股骨髁上实验性骨折行髓内固定 ,术后 2 ,4 ,8和 1 2wk分别经X线摄片、肉眼、光镜和电镜对骨折的愈合、材料的降解性能和力学性能进行观察 .结果 :骨折端无明显的炎性反应和异物反应 ,所有骨折均愈合 ,骨折最终愈合后固定材料逐渐重吸收 .1 2wk时PDLLA/CMP复合材料弯曲强度 95 %CI为 78.88～92 .32MPa,弹性模量 95 %CI为 6 .2 4～ 7.2 4GPa ,拉伸强度95 %CI为 93.91～ 1 1 1 .5 7MPa.结论 :聚乳酸 /偏磷酸钙复合材料生物相容性和机械性能良好 。

骨组织工程聚磷酸钙生物陶瓷的研究进展

聚磷酸钙具有优异的细胞相容性、生物降解性、力学强度和细胞无毒性,骨传导性和骨诱导性,是一种新型的骨组织工程修复材料。这里就聚磷酸钙的结构、合成方法、多孔体的制备、纤维及其复合材料进行了综述性的介绍。

不饱和聚酯酰胺树脂/聚磷酸钙纤维复合材料及性能研究

通过熔融缩聚法合成出一种低成本的不饱和聚酯酰胺树脂并表征了其性能,以此为基体,以聚磷酸钙纤维(CPPF)为增强体,引入20%的交联剂乙酸乙烯酯、0.1%～0.3%的引发剂过氧化苯甲酰和0.1%～0.3%的促进剂N,N-二甲基苯胺室温交联后在195℃下深度交联成不饱和聚酯酰胺树脂/CPPF复合材料,并研究了其力学和降解性能。结果表明,随着CPPF含量的增加,不饱和聚酯酰胺树脂/CPPF复合材料的力学性能尤其是冲击强度有大幅度的提高,但当CPPF含量超过60%(质量分数,下同)时,复合材料的力学性能出现下降的趋势;复合材料在模拟体液环境中降解7周后,降解介质的pH和Ca2+浓度保持一个恒定值,降解3个月后含30%和50%CPPF的复合材料的弯曲强度分别能保持143、148MPa。

磷酸二氢锌对聚磷酸钙纤维力学性能和降解性能的影响

通过熔融拉丝法制备聚磷酸钙纤维(CPPF),研究添加不同质量分数的磷酸二氢锌对CPPF力学性能和降解性能的影响.利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料的结构和微观形貌进行表征.结果表明:适量的磷酸二氢锌的加入可以提高纯CPPF的力学性能和阻降性能,纤维表面形貌无明显变化.磷酸二氢锌添加量为1%时,CPPF的阻降性能较好,在降解14d后,质量损失比纯CPPF少15%;磷酸二氢锌添加量为3%时,CPPF的力学性能达到较大值,比纯CPPF的拉伸强度和拉伸模量提高了288.02%和246.18%.

RESORBABLE HIGH-STRENGTH ROD FOR FRACTURE INTERNAL FIXATION

Objective To find an ideal biomaterial for internal fixation. Methods Forty rabbits with fracture of the femur diaphysis (superiorcondyle) were treated by intramedullary nailing of femur with composites rod of resorbable DL-polylactic acid (PDLLA)-calcium metaphosphate (CMP), while steinmann's pin as control. The fracture healing, the material degradation and its mechanical properties were studied by X-ray films, macroscopic, microscopic and electron microscopic observations. Results No significant inflammatory reaction was found, and all the osteotomies were healed, while material was resorbed. Conclusion The PDLLA-CMP has excellent biocompatibility and mechanical properties, and it can be a promising implant material in orthopaedics surgery.

麻纤维/可降解聚合物复合材料研究进展

随着化石资源的枯竭和传统塑料使用带来的环境问题日益严重,可生物降解的聚合物材料越来越受到人们的关注。目前可降解聚合物的力学性能与传统塑料相比仍然存在一定差距,限制了其应用与发展。将麻纤维加入到可降解聚合物中可以降低复合材料的脆性,提高材料的强度及热稳定性,增强阻隔性能。本文综述了近年来基于不同麻纤维/可降解聚合物复合材料的制备方法、应用和性能增强机理研究,同时指出了目前研究中存在的问题和未来的研究发展方向。

环氧复合材料压力法降解及其纤维的回收利用

研究了压力法组合溶剂法一步降解环氧碳纤维复合材料的工艺,测试了降解产物成分与特性并探索了回收碳纤维再利用的可能性。利用红外光谱分析确定了其断键形式主要为醚键断裂,利用气相色谱-质谱联用分析确定了降解产物主要是丙烷和2-戊酮。利用扫描电子显微镜(SEM)表征了纤维表面树脂粘附少,再制备复合材料的界面结合良好。纤维力学性能测试确定了所回收的碳纤维仍具有良好的力学性能。复合材料力学性能测试确定了其性能损失小。研究表明,使用该方法降解效率高,回收纤维单丝拉伸强度保留率高,具有很好的运用前景。

玻璃纤维及其制品的应用与发展

介绍玻璃纤维的定义、生产方法、分类与性能,以及玻璃纤维及其制品在建筑材料、风力发电、除尘过滤、航天航空、交通设施等领域的应用,指出我国需要提升玻璃纤维制品的品质和性能,争取成为玻璃纤维制品生产强国。

用于骨内固定复合材料的可全降解聚磷酸钙纤维增强不饱和聚酯酰胺脲树脂的性能

通过融熔缩聚法合成出一种低成本的不饱和聚酯酰胺脲树脂并表征了其性能。以此为基体,聚磷酸钙纤维(CPPF)为增强体,引入一定量的交联剂和引发-促进剂经室温交联后再在一定温度深度交联成可完全降解的CPPF/不饱和聚酯酰胺脲树脂复合材料,研究了其物理力学和降解性能。结果表明,合成的基体树脂中加入20%交联剂室温预交联再热处理后复合材料具有较高的力学强度;当CPPF的质量分数超过60%时,复合材料的力学强度出现下降的趋势,降解3个月后,含30%CPPF和50%CPPF的复合材料的弯曲强度分别能保持143MPa和148MPa。

植物纤维增强可降解塑料微孔发泡复合材料研究与应用进展

一次性塑料制品的大量使用,导致了严重的环境污染问题,大量学者针对可降解塑料展开研究。植物纤维具有来源广、成本低、环境友好等特点,将其作为增强相引入可降解塑料,可以改善可降解塑料的力学性能,并保持其绿色的可降解性,微孔发泡技术可以有效降低成本。概述了目前可降解塑料的国内外产业现状,分别从化学发泡法和物理发泡法两方面综述了植物纤维增强可降解塑料微孔发泡复合材料的研究进展,总结了其在包装领域、汽车领域和日常生活领域的多种应用情况,最后指出了植物纤维增强可降解塑料微孔发泡复合材料的成本、加工技术和界面问题仍是未来研究的重点,并对其拓展应用做出了展望。

氧化硼对聚磷酸钙纤维力学和降解性能的影响

采用熔融拉丝法制备聚磷酸钙纤维(CalciumPolyphosphateFibers,CPPF)。探究不同质量分数的B_2O_3对CPPF的降解性能和力学性能的影响。利用傅立叶红外光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)等对材料的结构及其性能进行表征。研究表明:随着B_2O_3质量分数的增加, CPPF的拉伸强度和模量有了明显的提高,但纤维表面变得粗糙;同时CPPF的阻降性能随着B_2O_3含量的升高而提高,且降解后的纤维表面的裂纹减少。B_2O_3具有较优的阻降效果,当B_2O_3的添加量为9%时,其拉伸强度和模量比未添加的CPPF提高了146%和153%;在降解16 d后,其质量损失率相对于未添加的CPPF减少了31%。