生物材料表面工程及应用专题序言

正生物医用材料(简称"生物材料")用于诊断、治疗、修复或替换人体组织/器官或增进其功能,是保障人类健康的必需品和健康服务产业的重要物质基础。生物材料在植入体内后,首先通过其表面与人体生理环境(体液、蛋白、细菌、细胞和组织等)发生相互作用,因此,植入材料的表/界面特性对其植入效果产生重要的影响。植入材料表面结构及其化学特征可直接影响细胞的信号传导通路及膜受体"适配"位点识别,以及细菌外膜蛋白质分子的活性,并进一步影响细胞和细菌的相关行为。但是,由于目前临床应用     

纳米金属材料

纳米晶铜和铝 “纳米金属”(nanometal)是利用纳米技术制造的金属材料，具有纳米级尺寸的组织结构，在其组织中也包含着纳米颗粒杂质。在金属材料生产中利用纳米技术，有可能将材料成分和组织控制得极其精密和细小，从而使金属的力学性能和功能特性得到飞跃的提高。铝系钠米金属是一类最典型的纳米金属，采取纳米技术生产的在铝结晶中分散准晶粒的铝合金，具有优异的高温强度、塑性、韧性和抗磨性。     

2009首届生物医用材料表面工程青年学术论坛将在成都举行

生物材料表面工程是从生物材料中衍生出来的一个新型方向,是材料、生物、表面、物理、化学和纳米技术等多个方向和学科的交叉,具有很好的新颖性和实用性。生物材料表面工程已经在国际上得到了广泛关注,在每届生物材料大会上都有约15％的专题涉及到生物材料的表面和界面。目前,生物医用材料表面工程研究两个热点领域是：     

我国表面纳米技术研究取得突破

表面纳米技术领域被认为是纳米技术最为关键和基础性的一翼。我国表面纳米技术的研究近期已取得重大突破，有望率先进入工业化应用阶段。表面纳米技术是将一些材料制备成纳米级的粉末固定在物体的表面，从而使材料获得新的功能。表面纳米技术可制成隐身吸波材料，用于隐形飞行器或通讯，还可制成导电的塑料、橡胶等。据了解，表面纳米技术具有广泛的应用前景，可用于化工催化剂、敏感材料、陶瓷增韧材料等结构、磁性、电子等领域。从某种意义上说，纳米表面材料的研究、开发与应用是整个纳米材料研究的一个战略制高点，已成为纳米材料研究与…     

生物材料表面微纳结构对成骨相关细胞的影响

生物医用材料表面性能,包括表面形貌与化学组成,对诱导骨组织形成并形成骨整合具有重要作用。细胞行为对基底表面形貌和组成的依赖性决定了设计不同功能表面的重要性。作者小组多年来从事生物材料表面微纳结构相关研究。在微图形方面,结合微加工和磁控溅射技术制备出的羟基磷灰石微沟槽;采用溶胶一凝胶与复制微模塑相结合的方法制备了TiO2微图形;采用掩模曝光电化学微加工技术和喷射电化学微加工技术,在钛基底上制备多孔微图形;通过转移微模塑法与自组装技术相结合,得到壳聚糖与牛血清蛋白复合微图形。在纳米结构方面,采用电化学阳极氧化处理,获得一定管径和管长的二氧化钛纳米管。在微纳多级结构方面,结合高压微弧氧化和低压阳极氧化制备了微纳多级结构钛表面。除了考虑微纳结构单独效应之外,还考虑了微纳结构化与生物功能化的协同效应,即在具有微纳结构的生物材料表面通过层层自组装等手段进行生物化学修饰。最后通过成骨相关细胞培养实验及体内植入实验,考察各试样的生物活性。研究表明,微米尺度表面促进骨细胞粘附、增殖、分化等,而纳米尺寸结构以及微纳多级结构对细胞功能具有进一步促进作用。微纳结构化与表面功能化修饰存在有协同效应。这些研究结果为微纳米技术应用于人体植入研究提供了新方向。     

我国表面纳米技术研究取得突破

表面纳米领域被认为是纳米技术最为关键和基础性的一翼。日前在北京科技大学成立的表面纳米技术工程研究中心传来信息 ,表面纳米技术的研究近期已取得重大突破 ,有望率先进入工业化应用阶段。表面纳米技术是将一些材料制备成纳米级的粉末固定在物体的表面 ,从而使材料获得新的功能。表面纳米技术可制成隐身吸波材料 ,用于隐形飞行器或通讯 ,还可制成导电的塑料、橡胶等。据了解 ,表面纳米技术具有广泛的应用前景 ,可用于化工催化剂、敏感材料、陶瓷增韧材料等结构、磁性、电子等领域。从某种意义上说 ,纳米表面材料的研究、开发与应用是整个…     

无机-有机复合组织器官工程材料的微纳制造

无机-有机复合组织器官工程支架的微纳制造是近年来兴起的生物材料研究领域,相对传统的生物材料与组织工程材料制造技术,微纳制造整合了微纳米技术、计算机辅助设计、数字化制造等先进技术手段,为新型生物医用材料的开发以及生物材料制造新技术、新设备的研发提供了新的技术路线。综述了生物医用材料、特别是组织器官工程与组织修复材料微纳制造技术现状及发展趋势,主要内容包括生物材料的微纳米化及实现途径、组织器官工程支架材料的数字化设计、组织器官工程支架材料的数字化制造新技术等,对我国组织器官工程（修复）材料数字化微纳制造新技术的优先发展领域提出了展望。     

生物钛合金与生物相容性

生物材料,广义上是指在生物体内或在与生物体接触状态下使用的材料。狭义上的生物材料则是弥补生物体结构和功能缺陷的一时性或长期植入人体内使用的材料。 仅就狭义的生物材料而言,其用途和种类也是多种多样的。高分子材料、陶瓷材料、金属材料等各种材料均配合起来使用,     

医用金属材料漫谈

医用材料,又称生物材料,是指能够植入生物体或与生物组织相结合的材料,可用于诊断、治疗生物体内的病症,甚至替换生物机体中的组织、器官以增进其功能。目前用于临床的生物医用材料主要有金属材料、有机材料（主要指有机高分子材料）、无机非金属材料（主要指生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料）以及其他复合材料等。与其他材料相比,     

2011第二届生物材料表面工程学术论坛将在佳木斯市举办

<正>生物材料表面工程是从生物材料中衍生出来的一个新型方向,是材料、生物、表面、物理、化学和纳米等多个方向和学科的交叉,具有很好的新颖性和实用性。生物材料表面工程已经在国际上得到了广泛关注,     

梯度功能生物材料的制取和特性

随着老龄化社会的到来,生物材料不仅从疾病的康复作用,而且从预防和增进健康的要求来看显得日益重要。人体器官移植正在逐步盛行,但主要朝着人工器官代用的方向发展,所以生物材料的开发是不可缺少的。为了综合满足生物材料多样化特性的要求,梯度功能材料具有很大的魅力。日本北海道大学和东北大学的研究人员以钛/羟基磷灰石(Ti/HAP)系为中心试制了功能梯度植入材料(种植牙)并对其生物反应性进行了基础研究。种植牙是从骨内到骨外的贯通构造,颚骨内植入部、颚骨外(口腔内)以及其分界部应起的作用和所要求的特性是各不相同的,但目前…     

生物电子学领域中的生物材料与生物相容性研究

生物电子学是一门涉及生物学、电子学、化学、物理、材料及信息技术等许多学科的交叉学科,生物电子学发展中的一些科学问题直接与生物材料及其生物相容性研究有关。从生物电子学的概念出发,从微电子植入器件、植入器件相关电极制造技术及表面改性、体外神经芯片表面修饰与改性3个方面,结合本实验室的相关研究工作,讨论了生物电子学领域中的生物材料与生物相容性研究进展,指出了生物材料和生物电子学的交叉是未来科学发展的必然趋势。     

Ti6Al7Nb植入材料的表面结构,组成和性能

钛及钛合金是通用植入材料之一,尤其在牙科、矫形外科和人工骨方面,获得了广泛的应用．植入件与它的生物环境的相互作用、植入件与生物组织之间的界面形成、生物体中长期整合成功或失败,都与植入件的表面性能密切相关．在钛作为植入件的情况下,就与它的表面氧化层密切相关．植入件表面的物理化学性能,例如显微结构、缺陷、粗糙度、沾污层、表面能和表面电荷,在分子尺度上对表面／生物分子相互作用的类型和相互作用的程度都有重大影响．钛氧化物的电化学行为是确定表面蛋白质吸收动力学的几种因素之一．业已证明,生物材料（金属、氧化…     

金属包纳米晶复合粉的制备方法

本发明涉及一种金属包纳米晶复合粉的制备方法，属于电接触材料技术领域。对多种金属材料采用纳米技术和包覆法，其制备步骤是先将添加物粉如镍粉、氧化锡粉、碳化钨粉、石墨粉等制成纳米晶，其颗粒在13nm左右，然后在添加物粉表面覆盖一层金属，添加物粉的颗粒表面的原子与金属离子呈化学键结合。按照原子扩散方式对复合粉进行处理，便获得颗粒间呈金属键结合的银包氧化物纳米晶的复合粉体。这种复合粉制成的电接触材料，其性能如密度、硬度、电阻率和导电度均达到或超过国外同类材料水平，具有显著的经济效益。     

生物用低弹性模量Ti-Nb-Ta-Zr系β钛合金

由于钛及钛合金具有优良的生物相溶性、耐蚀性和高的比强度，作为生物用金属材料越来越受到人们的关注。人们对作为生物材料的钛合金不但要求其成分组成中不含有毒及过敏元素，而且要求其应具有与生物体相适应的力学性能、超弹性以及形状记忆功能，甚至对材料的生物功能化的要求越来越高。因此用陶瓷、高分子等生物活性物质修饰生物材料表面的研究也逐步展开。     

Ti-Ni形状记忆合金的生物相容性评价

Ti—Ni合金具有超弹性、优异的耐蚀性等,是较为合适的生物材料,如利用其超弹性制作血管内支架和矫形丝,利用形状记忆效应制作牙科植入件及骨折固定板等。许多研究发现,由于植入件直接与人体组织接触,在接触的人体组织中有金属离子溶出。对于Ti—Ni合金,由于镍潜在的致敏和致癌作用,其临床应用受到限制。ISO10993中详细规定了金属生物材料生物相容性的评价方法,     

羟基磷灰石纳米粒子表面修饰的研究进展

羟基磷灰石是人体骨骼和牙齿的主要无机成分,具有良好的生物相容性和生物活性,且能诱导骨组织的生长,促进组织缺损的修复,是性能优异的骨修复材料。近年来,纳米羟基磷灰石由于其独特的性能,在生物医学领域展现出新的应用功能。但是,为了发挥纳米羟基磷灰石独特的功能特性,常常需要对其进行表面修饰,以满足生物医学应用的条件和要求。从生物医学角度,针对羟基磷灰石纳米粒子在生物显影、DNA转染、药物递送、与高分子复合、促进成骨和抑菌等方面的应用,对羟基磷灰石纳米粒子的表面修饰研究进行论述,探讨相关表面修饰思路和技术及修饰应用效果。通过表面修饰,不仅可以提高羟基磷灰石纳米粒子的分散性和悬浮稳定性,提升药物装载能力和促进成骨能力,还可以赋予其生物显影能力、主动靶向功能和抑菌能力。总之,表面修饰是一种促进羟基磷灰石纳米粒子生物医学应用的有效手段。     

生物植体表面活化改性(英文)

研究目标是建立通用的纳米级表面涂层技术, 修改粗糙的钛表面化学牙种植体,同时保持微米级水平的表面形貌。以表面形貌调控表面化学,可能会引起生物活性、加速植入种植体表面的整合、缩短移植后的愈合时间。羟基磷灰石(HA)具有生物相容性和骨传导材料特点,HA 涂层具有促进骨骼生长的优点,但涂层易脱落,有混合晶相弊端。本文介绍了凯美特(Chemat)公司的一项新技术(BioFun),即设计一种新型室温自组装,在粗糙度为微米级水平的植体表面来制备纳米级促进骨生长表面。表面经过发射扫描电镜,X 射线光电子能谱,EDS 和 SMM 分析得到表征。生物相容性和生物植入物的表面活性研究在动物体外和体内进行。在动物体外,大鼠骨髓基质干细胞培养试验表明新型植体表面技术是生物相容的,也是无毒的。纳米羟基磷灰石植入已通过官能 10993 生物相容性面板测试。实验植入物或无 HA 纳米粒子的手术放置在植入大鼠股骨和推入式测试后 2 个星期愈合。这些数据表明,HA 纳米粒子沉积加速早期骨整合的过程,可能增加其剪切粘结强度。总之,BioFun 技术可创建一个纳米尺度的成骨表面,HA 纳米颗粒沉积并没有改变钛基板的预期微观形貌,而创造了新的纳米级...     

溶胶凝胶自组装膜改性纯钛表面接枝活性粘附肽

为了改善植入材料与组织界面的生物反应性,本实验采用溶胶-凝胶及有机硅烷自组装膜技术对纯钛表面改性,固定促成骨细胞粘附生长的活性肽序列GYRGDS,观察改性后的材料表面微形貌、元素组成、润湿性等理化特性.结果表明粘附肽成功接枝到亲水性材料表面并在细胞培养早期发挥显著的促成骨细胞粘附功能,改善了钛与组织细胞的生物反应性.     

冷喷涂技术在生物医学领域中的应用及展望

冷喷涂技术(cold spray technology)是一类赋予材料表面特殊性能的重要手段。概述了冷喷涂技术在制备温度敏感生物材料加工领域的优势,并重点综述了利用冷喷涂技术制备的典型生物材料。目前,冷喷涂沉积永久性植入金属材料,如Ti合金、Fe基合金、Co-Cr合金和可降解金属材料Mg合金等技术相对成熟。近年来随着冷喷涂技术的发展,有效解决和拓展了用于医疗器械表面改性的涂层材料体系,如冷喷涂制备高分子材料超高分子量聚乙烯(UHMWPE)涂层,以及高密度聚乙烯(HDPE)和聚醚醚酮(PEEK)表面冷喷涂制备生物涂层。最值得关注的冷喷涂或真空冷喷涂技术制备陶瓷涂层,如羟基磷灰石(HA)、羟基磷灰石-石墨烯(HA-graphene)以及二氧化钛(Ti O2),在生物医学领域应用具有突破性进展。同时归纳了冷喷涂技术在生物医学领域的研究现状和问题,虽然在针对冷喷涂生物涂层的微观结构、力学行为、腐蚀抗力等方面取得了一定成果,在组织工程、抗菌材料等领域也取得了尝试性突破,但尚缺乏系统的冷喷涂涂层生物学性能表征,涂层与细胞/组织相互作用机理还不明确,相关的临床研究欠缺。最后,在此基础上,展望了未来生物材料朝功能化和个性化医疗方向的发展方向。冷喷涂技术在功能化载药涂层的低温制备和个性化医疗器械增材制造等领域将有更大的应用空间,并给新型生物材料的表面改性带来更多机遇和可能。