纯镁超声微弧氧化生物涂层植入体内4周的降解行为

研究纯镁及其超声微弧氧化生物涂层种植体植入动物股骨干内的短期降解过程。利用电化学工作站测定试样在模拟体液中极化曲线。术后4周,取兔股骨干的组织进行扫描电镜观察(SEM)及锥形束检测(CBCT)观察种植体降解状况。结果表明,纯镁与超声微弧氧化生物涂层都发生了降解,在骨组织表面及镁基体的表面几乎同时发生反应,在金属-骨界面形成紧密相邻的降解层、新生骨层,并可见少量的不连续的纤维结缔组织,超声微弧氧化镁生物涂层的腐蚀降解速率及对周围骨组织的刺激明显小于纯镁基体。纯镁基体及超声微弧氧化涂层试样周围的骨组织变化符合正常骨组织的愈合过程,超声微弧氧化生物涂层显示出更好的生物相容性及降解性。

纯镁超声微弧氧化-HF-Na_2SiO_3复合处理对生物涂层的影响

为调控纯镁微弧氧化生物涂层的降解速度和生物活性,分别对纯镁超声微弧氧化涂层进行Na2SiO3和HF-Na2SiO3处理,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、涂层附着力自动划痕仪、销盘式摩擦磨损试验机及电化学腐蚀工作站等对涂层进行检测分析,研究两种处理对微弧氧化膜组织结构和性能的影响。结果表明:经不同处理后涂层表面孔隙减少,生成新相SiO2,并使生物相容性好的MgSiO3相得到提高;此外,HF-Na2SiO3处理还生成了生物相容性好的新相MgF2。HF-Na2SiO3处理制得的涂层比Na2SiO3处理制得的涂层更加均匀致密,孔隙填充更好。两种处理制得的涂层均与基体结合良好,耐蚀性能均得到提高。

超声微弧氧化在医用钛合金表面制备生物活性涂层

采用超声微弧氧化技术（UMAO）在医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金表面制备生物活性涂层,并研究了磷酸盐电解液浓度和pH值对涂层表面形貌、涂层成分、孔隙率、及涂层厚度的影响。结果表明：涂层主晶相由金红石（Rutile）和锐钛矿（Anatase）结构的TiO_2相组成,涂层较无超声辅助涂层更致密均匀,与基体具有更高的结合强度。电解液中磷酸盐浓度和pH值增大时,阳极表面吸附阴离子磷酸氢根和OH-能力提高,从而易于钙盐胶体微粒发生电泳沉积过程。沉积于表面的钙、磷离子再经超声空化、微射流和微弧高温烧结过程扩散进入涂层内部,有利于提高涂层的生物活性。当磷酸盐浓度为0.18 mol/L,电解液pH值为4.9时,涂层厚度达76μm,孔隙率为22%,结合力为1.3 N,涂层表面分布大量微孔（3~10μm）,为成骨细胞粘附生长提供较好空间。

镁合金表面超声微弧氧化载氟生物涂层耐磨性和耐蚀性

目的提高医用镁合金微弧氧化涂层的耐蚀性、耐磨性,并赋予涂层抗菌性和生物活性。方法镁合金表面采用超声微弧氧化技术,在镀液中加入0.4、1.4、2.4、3.4 g/L的Na F,制备载氟生物涂层。通过SEM观察载氟对涂层表面形貌的影响,分析涂层的主要元素变化,进行了涂层厚度、孔隙率、拉伸强度的测定,并进行了摩擦磨损实验、电化学腐蚀实验、覆膜抗菌实验,评价了不同载氟生物涂层的结合性能、耐磨性能、耐蚀性和抗菌性。结果适量载氟生物涂层表面分布了均匀的孔隙。随着NaF浓度的增加,涂层中氟元素的含量升高,涂层厚度也随之增加,且涂层的结合强度提高了3.5~10.0 MPa。氟元素可促进涂层表面氧化物反应膜的形成,有利于减轻粘着磨损,使摩擦系数降低了0.17~0.35。载氟涂层的自腐蚀电位提高了95~170 m V,而自腐蚀电流降低约两个数量级,涂层抗菌率为61%~76%。结论超声微弧氧化镀液中添加Na F,提高了涂层结合强度、耐磨性、耐腐蚀性,涂层具有一定的抗菌性,实现了生物涂层的多功能性。

纯镁超声微弧氧化-植酸-镀锌生物膜层的制备与抗菌性

针对医用金属植入材料造成的术后组织感染问题,在纯镁超声微弧氧化-植酸处理工艺基础上,采用化学镀锌法引入具有抗菌性和生物活性的锌元素,探究不同化学镀锌含量对膜层抗菌性能的影响。通过XRD、SEM及能谱检测分析了膜层形貌和组织结构,采用覆膜法检验抗菌性能。结果表明:随着镀锌时间增长,膜层表面孔隙减少、膜层愈加致密,Zn含量(质量分数)增加,耐腐蚀性能提高;镀锌含量对膜层抗菌性能有直接影响,化学镀锌5 min时,Zn含量达1.50%,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率高达99%,明显优于镀锌1 min组和镀锌3 min组。纯镁超声微弧氧化-植酸膜层经化学镀锌处理后其抗菌性能随锌含量的提高而增强,化学镀锌5 min时,膜层具有较强的抗菌功能。

纯钛超声微弧氧化-壳聚糖/海藻酸钠自组装种植体的动物实验研究

目的:采用层层自组装技术(Layer-by-Layer self-assembly technique)在纯钛(TA2)微弧氧化表面制备壳聚糖(CS)/海藻酸钠(ALG)复合涂层,研究对骨结合的影响。方法:选取24只新西兰大白兔建立双侧下颌骨种植模型,分别植入A、B、C组,TA2-MAO为A组,TA2-MAO-NAOH-CS为B组,TA2-MAO-NAOHCS-ALG为C组。术后分别于2、4、6周取材,采用锥形束CT(cone beam,CBCT)和种植体骨扭出力测试的方法,观察种植体植入后骨结合的情况。选扭出6周的种植体做扫描电镜(SEM),观察种植体涂层表面形貌。结果:CBCT观察:在2、4、6周,C组骨缺损区的愈合情况明显优于A、B组,B组骨缺损区的愈合情况稍好于A组,在6周时,观察到C组骨愈合良好,种植体骨界面无明显阴影区域,骨密度与正常骨密度一致。种植体骨扭出力测试中观察:在第2周时,A、B、C组的扭出力差异不明显,第4周时,B、C组扭力值高于A组,第6周时,C组的扭出力明显大于A、B组。在6周时,扫描电镜可以观察到c组对骨结合有促进作用。结论:TA2-MAO-NAOH-CS涂层和TA2-MAO-NAOH-CS-ALG涂层对骨结合都有促进作用,而TA2-MAO-NAOH-CS-ALG复合涂层对骨结合效果更好,双侧建立动物模型的方法可行。

纯镁种植体超声微弧氧化-NaOH-硅烷-丝素改性的动物实验研究

目的:研究超声微弧氧化硅烷偶联丝素蛋白复合处理涂层对纯镁植入体骨整合与降解情况的影响。方法:将经过超声微弧氧化后的纯镁植入体NaOH处理,然后在其表面分别进行0.5h及1.5h的硅烷偶联丝素蛋白的复合处理,分别为组A、组B、组C,将其植入兔子下颌骨。结果:扫描电镜观察可见组C表面最为致密,血镁浓度显示经复合改性后血镁浓度变化较小,扭出实验显示各周组C>组B>组A,并具有统计学差异,HE染色和免疫组化及灰度值分析显示各周组C骨整合能力最强。结论:纯镁植入体经超声微弧氧化碱液(NaOH)处理及硅烷偶联丝素蛋白的复合改性后具有更理想的降解速率及更强的促进骨整合能力。

纯镁载银微弧氧化生物涂层的体外抗菌作用

镁基金属材料具有生物可降解性、优异的生物活性和一定抑制细菌能力。本文在超声微弧氧化电解液添加Ag NO3,获得载银生物涂层,不仅可以缓解镁基材料降解过快,而且可以预防植入前期的感染问题。本实验在电解液中添加0.03 g/L、0.05 g/L、0.08 g/L的Ag NO3为实验组,在纯镁表面制备含Ag量不同的涂层与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌共同培养,检测抗菌性。结果表明:不添加银的微弧氧化涂层没有抗菌性,当电解液中Ag NO3添加量为0.03 g/L时获得的涂层有抗菌作用,当Ag NO3添加量超过0.05 g/L,获得的涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有强抗菌性能。

AgNO_3对超声微弧氧化纯镁生物涂层组织及性能影响

目的纯镁表面采用超声微弧氧化技术,在电解液中添加AgNO3,探讨其对生物涂层组织及性能影响,为后续抗菌性和生物相容性试验提供实验基础。材料与方法电参数相同条件下,采用硅酸盐系镀液为对照组,在其基础上添加不同含量AgNO3为实验组,观察涂层表面和断面形貌、涂层相结构及成分分析,测定涂层结合力、摩擦系数和电化学腐蚀性能。结果添加AgNO3后,电解液导电能力增强,涂层表面微孔孔径增大,微弧数目减少,致密层更加致密,并有Ag新相产生。随着AgNO3含量增加,涂层结合力变大,摩擦系数变小,耐蚀性提高。结论添加AgNO3后,涂层形成Ag新相,表面微孔孔径增大,致密层更加致密,提高了涂层结合力、耐磨性和耐蚀性。

纯镁超声微弧氧化-植酸-丝素复合处理涂层的细胞生物相容性

目的通过对纯镁超声微弧氧化表面进行植酸及丝素的复合处理,调控纯镁超声微弧氧化的耐腐蚀性和提高细胞生物相容性。方法实验分为三组,A组纯镁超声微弧氧化,B组纯镁超声微弧氧化-植酸,C组纯镁超声微弧氧化-植酸-丝素。通过SEM扫描电镜观察表面形貌,CCK-8(Cell Counting Kit-8)检测细胞增殖和粘附能力,通过激光共聚焦显微镜检测细胞粘附形态,ALP(碱性磷酸酶)检测细胞碱性磷酸酶活性。结果 B组纯镁MAO-植酸处理后,与A组纯镁MAO表面形态比较,减少了膜层微孔和裂纹,由于丝素蛋白与植酸的羟基发生了氢键及配位键作用,使C组纯镁MAO植酸-丝素较A、B两组更易于成膜,增加生物活性。结论经过超声微弧氧化-植酸-丝素复合处理后的试件,其生物相容性明显提升,优于其他两组。

抗菌肽生物涂层对成骨细胞活性和牙龈卟啉单胞菌抗菌性影响

目的通过微弧氧化—硅烷偶联不同浓度抗菌肽KSL对钛片表面进行成骨细胞相容性检测和牙龈卟啉单胞菌抗菌性检测,评价其生物相容性及抗菌性。方法超声微弧氧化-碱处理-硅烷膜层为对照组(A组),载抗菌肽KSL 0.25 mg/ml(B组)、KSL 0.50 mg/ml(C组)、KSL 0.75mg/ml(D组)为实验组。扫描电镜观察试件表面形貌特征,CCK-8检测不同时间段细胞黏附及增殖情况,ALP检测不同时间段碱性磷酸酶活性,激光共聚焦显微镜观察试件表面的活死菌比例数。结果 CCK-8和ALP的检测结果显示四组材料表面的增殖、黏附和碱性磷酸酶活性顺序为D组>C组>B组>A组,四组的比较差异均具有统计学意义,激光共聚焦显微镜显示在有效杀菌浓度下抗菌肽KSL浓度越高抗菌效果越好。结论抗菌肽KSL涂层具有良好的生物相容性与抗菌性。

不同浓度尿素对医用纯镁电解液微弧放电含氮氧化镁膜层耐蚀性及体外生物活性的影响

目的为降低医用纯镁的降解速度并提高生物活性,对其进行微弧氧化表面涂层处理,研究微弧氧化电解液中添加不同浓度尿素对涂层耐蚀性及生物活性的影响。方法在硅酸钠电解液中分别添加5 g/L、10 g/L和15 g/L尿素,微弧氧化电压为400 V,氧化时间为10 min。温度为37℃的环境下进行体外模拟,采用扫描电镜观察微弧氧化试样表面形貌,并利用能谱仪分析涂层表面的钙磷比。通过质量变化,计算试样浸泡21 d后的失重率。结果尿素含量为0 g/L、5 g/L、10 g/L、15 g/L的膜层孔径均匀,涂层以Mg O为主,且涂层中的氮的质量百分含量分别为0%、1.70%、2.10%和2.11%。当尿素含量为15 g/L后,涂层中氮元素含量无明显增加,且涂层表面有通孔及裂纹生成。浸泡21 d后材料表面的钙磷比分别为1.33、1.37、1.50和1.40。未添加尿素的试样失重率达到14.3%,尿素含量分别为5 g/L、10 g/L、15 g/L时,失重率分别3.87%、2.5%和6.57%。结论硅酸盐电解液中添加尿素含量为10 g/L,微弧氧化制备的含氮镁合金涂层的体外浸泡表面钙磷比最大,失重率最低。

熟料粒度对骨粉/磷酸钙生物骨水泥结构与性能的影响

采用新方法首次将动物骨中的鱼骨引入到磷酸三钙和磷酸氢钙等原料体系中通过高温烧结制备磷酸钙基生物骨水泥(CPC),以柠檬酸和柠檬酸钠的缓冲液为固化液、按一定的液固比制备固化试样,通过扫描电子显微分析(SEM)和力学性能测试等方法,研究了熟料粒度对其固化试样结构与抗压强度的影响.结果表明:制备过程中骨水泥粉末的粒度对其固化试样的微观结构及其抗压强度有着较为显著的影响,通过调整骨水泥粉末的粒度可达到优化其固化试样的微观结构和改善其力学性能的目的.

纯Mg超声微弧氧化表面载丝素蛋白涂层体内生物活性

目的控制医用Mg在体内的降解速率,实现降解产物的吸收和提高种植体表面的活性。方法纯Mg表面超声微弧氧化、碱处理、浸渍复合处理,研究表面丝素浸泡时间对多元膜层体内植入结合力和骨生长的影响。实验分为超声微弧氧化(UMAO)A组、超声微弧氧化-碱处理-硅烷-丝素浸0.5 h的B组和浸1.5 h的C组,扫描电镜观察涂层形貌,全数字化口腔CT(CBCT)检测植入后骨结合状态,苏木精伊红(HE)染色观察骨组织生长情况。结果 Mg超声微弧氧化经Na OH处理,硅烷偶联丝素蛋白多级组装,填充了涂层的孔隙,达到了封孔,起到了控制Mg体内降解速率的作用,随着浸渍丝素时间增加,骨结合和骨生长情况均为C组>B组>A组,体内降解的腐蚀产物得到吸收。结论纯Mg表面通过超声微弧氧化-碱处理-硅烷偶联-丝素/1.5 h组装多元膜层具有促进骨结合和骨生长的能力。

基于等离子体氧化的亲水性纯钛种植体的动物实验研究

目的研究等离子体氧化与碱液中存储联合作用对种植体的影响。方法将在碱液(Na OH)中存储的经等离子体氧化的喷砂酸蚀纯钛种植体(组-1)和经喷砂酸蚀的纯钛种植体(组-2)分别植入兔子下颌骨,在2 w和4 w进行扭出测试,制做硬组织切片在激光共聚焦显微镜下观察,之后进行甲苯胺蓝染色观察及测量骨结合率。结果各周组-1的扭出力值均大于组-2,差异具有统计学意义(P<0.01)。激光共聚焦显微镜下观察各周组-1骨生长情况均好于组-2。甲苯胺蓝染色显示各周组-1新骨生成均较组-2多,各周组-1的骨结合率分别大于组-2,差异具有显著统计学意义(P<0.01)。结论等离子体氧化与碱液中存储联合作用会促进种植体与骨的整合。

c(RGDfK)肽影响成骨细胞黏附、增殖的体外实验

目的研究c(RGDfK)肽修饰后的纯钛表面对小鼠成骨细胞黏附、增殖的影响。方法应用超声微弧氧化技术和多巴胺化学偶联的方式分别在纯钛表面构建MAO-PDA-GRGDSP(X组)、MAO-PDA-c(RGDfK)(H组)和MAO(M组)功能涂层,采用扫描电镜进行形貌分析,通过CCK-8实验检测和激光共聚焦观察MC3t3-E1细胞在各组的早期黏附和增殖情况。结果扫描电镜检测涂层呈多孔形貌,多巴胺的修饰孔变小,并有颗粒状的RGD肽在微孔内。CCK-8结果显示,H组的OD值在各个时间点上都高于X组和M组,且各组比较具有统计学意义(P<0.05)。激光共聚焦观察细胞在X组和H组表面的状态均好于M组,但H组表面细胞的数目更多,丝足铺展的面积更大。结论线形肽GRGDSP和环形肽c(RGDfK)对细胞的早期黏附和增殖皆有促进作用,且环形肽c(RGDfK)的作用更强。

钛阳极氧化载铜层的抗菌及生物相容性研究

在纯钛表面采用喷砂酸蚀、二次阳极氧化和电沉积载铜的方法制备载铜二氧化钛微纳米涂层,以研究其抗菌性及毒性。试件分为对照组:MNT(未载铜组),试验组:MNT-1(0.5 g/L载铜组),MNT-2(1.0 g/L载铜组),MNT-3(1.5 g/L载铜组)。钛片经前处理后在电压30 V下进行二次阳极氧化,通过电沉积方法将铜沉积在二氧化钛微纳米管结构上。应用场发射电子显微镜(FESEM)、能谱仪分析试件的表面形貌及构成元素;以牙龈卟啉单胞菌(Pg)检测其抗菌性能,用小鼠成骨细胞(MC3T3-E1)检测其细胞毒性及细胞相容性。结果表明:喷砂酸蚀的纯钛试件经阳极氧化后,表面有不同层次的凹坑状结构并伴有微纳米小管的形成,电沉积载铜后,试件表面均匀分布有单质铜颗粒;抗菌性随铜离子浓度的增加而增加;载铜涂层在早期能一定程度上促进MC3T3-E1细胞的增殖,但随着铜浓度及细胞培养时间的增加,呈现细胞毒性。0.5 g/L载铜涂层具有良好的抗菌活性,并能促进细胞增殖。

纯镁复合硅烷/植酸载锌膜层的细胞相容性实验研究

目的:制备纯镁复合硅烷/植酸载锌膜层,希望可以改善纯镁的耐腐蚀性及其细胞生物相容性。方法:制备纯镁阳极氧化、阳极氧化-硅烷处理、阳极氧化-硅烷/植酸双复合处理及硅烷/植酸双复合载Zn试样,采用扫描电镜观察涂层表面形貌,并进行分析元素,通过CCK-8检测细胞增殖和黏附能力,激光共聚焦检测细胞黏附形态。结果:纯镁阳极氧化表面存在微孔,复合处理起到封孔的作用,载不同浓度锌增加了细胞增殖和黏附能力,其中阳极氧化-硅烷/植酸双复合载Zn 20 g/L可防止细胞液浸入,生物相容性最佳。结论:纯镁阳极氧化-硅烷/植酸双复合载Zn 20 g/L膜层,细胞增长和形态铺展最好,明显促进了成骨细胞在材料表面的增殖、黏附能力及其生物功能表达。

表面载Zn或Zn-Ag钛合金种植体骨结合比较的动物实验

目的:研究钛合金经阳极氧化改性后电化学沉积金属锌(Zn)及锌-银(Zn-Ag)复合离子种植体植入动物体内骨结合情况。方法:实验样本共分为4组:钛合金种植体酸蚀处理为A组,钛合金种植体酸蚀后阳极氧化为B组,B组基础上电化学沉积Zn膜层(C组)、Zn-Ag复合膜层(D组),每组9枚,共计36枚。分别将4组试件对称植入9只新西兰大白兔左右两侧下颌骨体,每侧2枚。于2、4、8周分批处死取骨进行CBCT、扫描电镜、元素分析、荧光标记检测。结果:钛合金经阳极氧化处理电化学沉积制备的含锌、银无机抗菌剂的金属离子膜层种植体表面微孔结构更致密;相同时间段内有膜层种植体周围骨密度均高于无膜层种植体;随时间增加Zn-Ag复合膜层种植体骨结合能力最好,周围骨矿化沉积速度及骨量更高。结论:阳极氧化处理种植体电化学加载抗菌金属离子Zn和Zn-Ag,可以赋予种植体一定抗菌性的同时具有良好生物相容性,可以提高骨结合速度,维持植入早期稳定性。

纯钛微弧氧化载葛根素复合膜层骨结合的动物实验研究

目的对超声微弧氧化处理的钛合金种植体表面通过多巴胺偶联葛根素,研究其体内植入的骨结合情况。方法种植体材料分别为微弧氧化A组,微弧氧化-多巴胺为B组,微弧氧化-多巴胺-葛根素为C组,选用24只家兔,将三组种植体植入家兔单侧下颌骨中,2、4、8周后取出含种植体的下颌部位,进行全数字化口腔CT(CBCT)、激光共聚焦、扫描电镜、能谱分析以及亚甲基蓝-酸性品红染色等检测,第8周的骨块做扭力测验。结果 CBCT观察C组的骨结合最佳,B组优于A组;激光共聚焦显示4周时C组荧光沉积带最宽且强度最佳,其次是B组;扭力分析显示C组的扭出力最大,B组稍好于A组;扫描电镜和能谱分析显示8周时,C组出现较多的新生骨,界面处有大量钙、磷元素;亚甲基蓝-酸性品红染色显示8周的C组有清晰的红色新生骨骨带和蓝染的成骨细胞。结论经过载入葛根素的钛钉具有较好的骨结合能力,葛根素可以促进骨的生成。