CaO-P_2O_5-SiO_2系统溶胶-凝胶生物活性多孔材料在SBF中的性能研究

利用溶胶-凝胶生物活性材料粉末二次烧结工艺,制备了CaO-P_2O_5-SiO_2系统溶胶-凝胶生物活性多孔材料,并利用体外实验(in vitro)方法和XRD,SEM及FTIR技术研究了此烧结材料的显微形貌、晶相、生物活性和可降解性能.结果表明,经800℃烧结5min后,有少量硅磷酸钙[Ca_5(PO_4)_2SiO_4,5CPS]析出,在模拟体液(SBF)中浸泡,随着时间的增长,材料表面最初形成的无定形钙磷化合物矿化成碳酸羟基磷灰石(HCA)纳米团簇,并逐渐相互融合形成HCA覆盖层;HCA只在烧结体的玻璃相(SG相)表面生成,在5CPS微晶相表面未发现HCA,该材料在37℃恒温的SBF溶液中具有较高的生物活性和可降解性能.

新型纳米仿生骨植入材料的生物相容性的初步研究

【目的】研究新型纳米仿生骨植入材料的生物相容性。【方法】采用骨髓基质细胞体外培养技术,通过MTT法检测细胞相对增殖度,对材料的细胞毒性进行分级评价,并采用直接接触培养法,观察细胞在材料上的黏附与散布。【结果】材料的细胞毒性分级在0～1之间,骨髓基质细胞可紧密附着于材料表面,黏附生长,并有突起向材料的连通微孔内伸展。【结论】新型纳米仿生骨植入材料对骨髓基质细胞无毒性作用,符合医用生物材料的安全要求。

CaO-P_2O_5-SiO_2系统溶胶—凝胶生物活性多孔材料的降解特性及生物活性研究

通过溶胶—凝胶法合成制备了CaO-P2O5-SiO2系统溶胶—凝胶生物活性玻璃,并通过一定的烧结工艺将其制备成用作骨组织工程支架的多孔材料。采用生物材料的体外实验方法(invitro)及DTA、XRD、SEM及FTIR等材料显微结构及性能研究手段分析研究了烧结温度对多孔材料的显微结构、生物活性和可降解性能的影响。

生物活性玻璃多孔材料的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备生物活性玻璃58S及77S;通过熔融法制备生物活性玻璃45S5,分别向上述3种生物活性玻璃粉体以及它们的混合物中添加一定比例的造孔剂,通过一定的烧结工艺制成具有不同组成的生物活性多孔材料,利用体外实验方法结合DTA,SEM及FTIR等材料显微结构及性能研究手段分析比较了各种多孔材料的显微结构、表面形貌、抗折强度及生物活性。研究表明:58S和45S5混合制备的多孔材料是一种具有良好生物活性和生物矿化特性的生物材料,可用于制备骨缺损填充材料和骨组织工程支架。

溶胶-凝胶生物玻璃多孔材料显微结构和生物活性的扫描电镜及红外光谱分析

本文利用溶胶 凝胶法制备了CaO P2 O5 SiO2 系统生物活性玻璃 ,并以其为原料制备了用于骨修复及骨组织工程支架的块状生物活性材料。利用体外实验方法 (invitro)结合X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)和傅立叶变换红外光谱分析 (FTIR)技术对不同烧结工艺制备的材料结构、晶相和生物活性的影响进行了分析研究。研究表明 ,经 80 0℃和 110 0℃烧结 5min的两种材料均有硅磷酸钙Ca5(PO4 ) 2 SiO4 微晶相析出。烧结温度越高 ,析出微晶相的体积比例越大 ,材料的生物活性则越低。在模拟生理溶液中碳酸羟基磷灰石 (HCA)只在烧结体中的玻璃颗粒表面形成 ,而在其硅磷酸钙Ca5(PO4 ) 2 SiO4 微晶相表面未发现HCA形成。

新型纳米仿生骨植入材料的生物相容性(英文)

背景:新型生物材料的孔径形状、大小以及孔隙率对引导细胞的附着、浸润和生长具有重要作用。目的:初步评价新型纳米仿生骨植入材料 3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物/溶胶-凝胶生物活性玻璃 [poly(3-hydroxybutyrate- co-3-hydroxyvalerate)/sol gel bioactive glass,PHBV/SGBG] 的生物相容性。设计、时间及地点:细胞-材料学实验,于2006-03/09 在中山大学附属第三医院中心实验室完成。材料:PHBV/SGBG 由华南理工大学材料学研究所提供,骨髓基质细胞为课题组前期制备。方法:确定 PHBV/SGBG 浸提液的标准浓度为培养液与材料表面积之比 10 mL/cm2,将PHBV/SGBG 浸入完全培养液中,于 37 ℃、体积分数为 5%的 CO2饱和湿度培养箱中浸提两三天,吸出浸提液,无菌封存备用。同法制备 8 倍、4 倍、2 倍、1 倍、0.5 倍、0.25倍、0.125 倍标准浓度的 PHBV/SGBG 浸提液。主要观察指标:扫描电镜观察 PHBV/SGBG超微结构 , 采用常规称量法计算PHBV/SGBG 孔隙率,MTT 法评价材料的毒性分级,通过直接接触培养法观察骨髓基质细胞与 PHBV/SGBG 材料的生物相容性。结果:电镜下 PHBV/SGBG 材料为疏松多孔结构,孔隙相互联通,其中可见纳米级的SGBG 颗粒镶嵌或包裹在 PHBV 基体孔壁上,孔隙率> 90%。培养第 1,3,5 天各浓度PHBV/SGBG浸提液组毒性分级均在0～1级。骨髓基质细胞可紧密附着于 PHBV/ SGBG 材料表面,黏附生长,并有突起向PHBV/SGBG 材料的连通微孔内伸展。结论:新型纳米仿生骨植入材料 PHBV/ SGBG 对骨髓基质细胞无毒性作用,具有优良的细胞亲和性,可能与材料的泡沫多孔状结构有关。

生物活性玻璃/胶原蛋白/磷酸丝氨酸复合支架材料的制备及其细胞相容性探讨

通过冷冻干燥方法制备出仿生型多孔结构的溶胶-凝胶生物活性玻璃(BG)/胶原蛋白(COL)/磷酸丝氨酸(PS)支架材料,并评价了小鼠胚胎成骨细胞系细胞在BG、BG-COL、BG-COL-PS支架材料上的生长、黏附、增殖情况。MTT法测结果显示,细胞在材料表面贴附、增殖良好,且细胞在BG-COL-PS支架材料生长增殖要明显好于BG-COL、BG支架材料。BG-COL-PS支架材料有可能成为一种新型的骨组织工程支架材料。

58S生物玻璃/壳聚糖复合多孔支架材料的制备

背景:在前期研究的基础上用壳聚糖溶液与纯的58S生物玻璃支架进行复合,通过体外测试考察其生物活性,以确定是否符合组织工程对支架材料的要求。目的:观察58S生物玻璃/壳聚糖复合多孔支架的生物矿化特性及其与鼠骨髓间充质干细胞之间的体外相容性。设计、时间及地点:观察性实验,于2008-03/10在华南理工大学材料科学与工程学院生物材料研究所完成。材料:选用58S生物活性玻璃粉体为原料,利用预先处理过的聚氨酯泡沫作为模板,通过浸渍法制备58S生物玻璃支架基体,与壳聚糖复合后制成生物玻璃/壳聚糖复合支架。方法:①将试样放置于37℃恒温静态的100mL模拟生理溶液中,分别浸泡1,3,7,15d后取出样品,测试备用。②将第6代的小鼠骨髓间充质干细胞悬液以2×105/每个材料的密度接种到12孔培养板中的支架材料上复合培养。主要观察指标:采用X射线衍射分析和红外光谱分析方法对支架矿化不同时间表面生成的矿物进行分析和表征;利用扫描电子显微镜观察支架表面矿物生成情况和小鼠骨髓间充质干细胞在多孔支架材料上的生长情况。结果:①X射线衍射分析结果显示支架在模拟生理溶液中矿化7d后即出现标志羟基磷灰石形成的弱衍射峰,矿化15d后这些衍射峰变得更强,说明材料表面形成了低结晶度的羟基磷灰石。②红外光谱分析测试结果显示支架在矿化7d后即出现了标志羟基磷灰石形成的特征峰。③扫描电镜观察支架表面在矿化1d后有颗粒状的矿物生成,矿化15d后所形成的矿物成绒毛状,几乎覆盖整个支架表面。④小鼠骨髓间充质干细胞在支架材料上培养5d后黏附生长良好,进一步表明此支架材料具有较高的生物矿化特性和细胞相容性。结论:制备的58S/壳聚糖复合生物玻璃多孔支架具有较高的生物活性、与鼠骨髓间充质干细胞相容性良好。

仿生型壳聚糖-明胶/溶胶凝胶生物玻璃复合支架的制备及其矿化性能研究

利用冷冻干燥法制备出用于骨和软骨组织工程的壳聚糖-明胶/溶胶凝胶生物玻璃(CS-Gel/SGBG)仿生型复合多孔支架,并进行了孔隙率的测定和显微形貌的观察;探讨了各组分不同用量对CS-Gel/SGBG复合支架显微结构的影响以及复合支架在模拟生理体液中的仿生矿化性能。研究表明,通过调节各组分的不同用量,可以制备出三维连通的复合多孔支架,且孔隙率达到90%以上;在模拟生理体液中浸泡后发现CS-Gel/SGBG支架表面有大量结晶态类骨碳酸羟基磷灰石生成,表明复合支架有良好的生物矿化性能。

有机泡沫浸渍法制备多孔生物玻璃支架的研究

选用58S生物活性玻璃粉体为原料,利用预先处理过的聚氨酯泡沫作为模板,制备了一种孔隙率高,贯通性好,孔径可控的生物玻璃多孔支架.并通过排水法、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶红外光谱(FTIR)等方法研究和表征了多孔支架的显气孔率、晶相组成、显微形貌和生物活性.结果表明,浸料一次所得支架的显气孔率为93%左右,浸料二次下降为80%左右;在SBF溶液中,随着时间的延长,材料表面最初形成的颗粒状钙磷化合物逐渐矿化生成叶片状碳酸羟基磷灰石(HCA)层,表明该材料恒温37℃时具有较好的生物矿化性能和生物活性.

组织工程用PEGDA水凝胶材料低温等离子体接枝聚合

采用自由基聚合法合成了聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)/甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)共聚物水凝胶,材料表面在非反应性气体氩气气氛下进行等离子体表面处理,并在紫外光辐照条件下进行丙烯酰胺接枝共聚。红外谱图证明PEGDA/HEMA共聚物水凝胶上接枝了酰胺基团,材料的亲水性提高,等离子体表面处理后,材料表面形成含氧基团,氮原子含量增加。

BG/PHBV复合多孔组织工程支架材料的动物植入实验观察

本文研究了溶胶-凝胶生物玻璃 聚羟基烷酸脂(BG PHBV)复合多孔支架材料与成骨细胞的生物相容性,并对植入动物体内的BG PHBV和羟基磷灰石 聚羟基烷酸脂(HA PHBV)两种材料的成骨情况进行了SEM跟踪测试。结果表明:在动物实验中,与HA PHBV复合多孔支架材料相对照,BG PHBV植入后,新生骨形成时间早,骨修复完成时间早,降解速度快。

溶胶—凝胶生物活性玻璃多孔支架的制备与性能的研究

通过溶胶—凝胶法合成制备了CaO-P2O5-SiO2系统溶胶—凝胶生物活性玻璃,并通过一定的造孔工艺将其制备成用作骨组织工程支架的多孔材料。采用体外模拟实验方法及DTA、SEM及FTIR等材料显微结构及性能研究手段分析研究了造孔剂种类、添加量对多孔材料的显微结构、表面形貌、抗折强度以及生物活性的影响。

HA/TCP双相陶瓷的生物矿化研究

采用新型动态体外模拟系统对HA/TCP双相陶瓷进行了体外生物矿化性能研究,通过SEM、EDAX、FT-IR等测试手段研究并分析了模拟体液流速以及钙磷离子补充在矿化过程中对样品表面磷灰石晶体生长影响。研究发现,较低的模拟体液流速下样品表面形成针片状碳酸化羟基磷灰石晶体,而在较高的流速下,晶片交错生长,形成网状结构,将样品表面完全覆盖。同时,模拟体液Ca2+的及时补充也有助于矿化层的形成。

壳聚糖膜固定生物活性短肽RGDS的研究

为改善壳聚糖对细胞的特异性吸附,采用水溶性碳二亚胺将生物活性短肽精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸(RGDS)固定到壳聚糖膜的表面,采用X射线光电子能谱检测固定多肽前后的壳聚糖膜表面,发现反应后壳聚糖膜表面氮元素含量增大,Nls和Cls曲线拟合谱中酰胺键增多,表明RGDS短肽已固定到壳聚糖膜的表面;人角膜缘上皮细胞体外培养实验表明,固定RGDS后壳聚糖膜的细胞黏附率有了明显提高,固定RGDS后的壳聚糖膜在角膜组织工程支架等方面有更好的应用潜力。

两种新型支架材料的细胞相容性

背景:利用骨组织工程原理,通过观察成骨细胞在生物材料上的形态、测定成骨细胞在生物材料上的黏附率等方法,可评估生物支架材料的生物相容性。目的:通过扫描电子显微镜下细胞-生物材料的观察和细胞-生物材料黏附率的测定,探讨骨组织工程材料的细胞相容性。设计、时间及地点:动物实验,成骨细胞形态学观察,于2007-02/2007-09在华南理工大学材料科学与工程学院生物材料研究所教育部重点实验室完成。材料:健康SD乳鼠30只,2种支架材料分别是:复合海藻酸钠和聚乳酸羟基乙酸的磷酸钙骨水泥以及卵磷脂改性聚乳酸羟基乙酸/生物活性玻璃复合支架。方法:取SD乳鼠颅骨成骨细胞,经体外培养、扩增,与两种新型可降解生物活性支架材料进行复合,通过扫描电镜观察细胞形态并测定细胞在生物材料上的黏附率。主要观察指标:观察接种于生物材料表面上的成骨细胞形态、黏附情况,对生物材料生物相容性进行描述。结果:生物活性材料与细胞复合后,材料出现了矿化,同时在海藻酸钠/聚乳酸羟基乙酸磷酸钙骨水泥通过扫描电镜观察发现其上游生长形态良好的成骨细胞;成骨细胞在生物卵磷脂改性聚乳酸羟基乙酸生物活性玻璃上的黏附率最高达到了95.2%。结论:从细胞形态和细胞黏附率上看,海藻酸钠/聚乳酸羟基乙酸磷酸钙骨水泥和生物卵磷脂改性聚乳酸羟基乙酸生物活性玻璃具有较好的生物相容性。

熔融法生物玻璃与溶胶-凝胶法生物玻璃的矿化特性研究

采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法对比分析了熔融法生物玻璃45S5与溶胶-凝胶法生物玻璃58S及77S的体外生物矿化性能,对它们表现出来的生物矿化性能差异进行初步的机理研究。结果表明,这3种生物玻璃中,58S具有最好的生物矿化性能,在37℃的模拟体液(simulated body fluid,SBF)中浸泡反应8h即能在表面矿化形成结晶度较好的碳酸羟基磷灰石(HCA)。

CaO—P_2O_5—SiO_2系统溶胶-凝胶玻璃的生物矿化行为

利用体外实验方法(in vitro)以及XRD、SEM、FTIR、BET、ICP等手段研究了两种溶胶-凝胶生物活性玻璃的显微结构及其在模拟生理溶液(SBF)中的降解过程、表面反应产物和生物矿化机理。结果表明,两种生物活性玻璃都具有较高的生物活性,均具有由纳米尺寸颗粒相互连接而成的微孔结构和较大的比表面积,在模拟生理溶液(SBF)中浸泡后可形成表面类似天然骨中无机矿物的碳酸羟基磷灰石层(HCA),说明两者均具有较高的生物活性和生理环境相应特性。材料表面的硅酸凝胶层及其硅羟基团的形成对碳酸羟基磷灰石(HCA)微晶的成核有重要作用。

微乳液法合成羟基磷灰石纳米微晶及其性能研究

在一定的pH值条件下,以DTAC为表面活性剂、正辛醇为助表面活性剂、环己烷为油相形成的微乳液模板,诱导Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4在其形成的微反应器中反应,反应物经混合陈化后即可生成片状和长柱状等多种微观形貌的羟基磷灰石纳米微晶(HA)。将所得产物在不同温度下焙烧,分别用FTIR、XRD和TEM等对其结构及形貌进行表征,对不同表面活性剂浓度和反应物浓度条件下所得HA的微观形貌分别进行了分析对比。

微弧氧化法制备含铈羟基磷灰石生物活性膜层

采用微弧氧化法在含有乙酸钙、β-甘油磷酸钠、硝酸铈的电解液中在纯钛金属表面原位生成了多孔含Ce羟基磷灰石生物涂层。用XRD、SEM、EDS、细胞培养等方法对膜层的厚度、物相、成分组成及生物相容性进行了研究。结果表明膜层粗糙多孔，厚度为15～25μm，与钛基体之间无明显界面；膜层表面主要物相为含Ce的羟基磷灰石；细胞培养结果表明膜层具有良好的生物相容性。