仿生溶液法制备Ca-P陶瓷涂层研究现状

近年来仿生溶液法制备Ca-P生物活性陶瓷涂层成为生物材料表面改性的重点方向,综述了采用仿生溶液法,尤其是TiO2法在钛和钛合金表面制备Ca-P生物活性陶瓷涂层的方法、形成机理以及形成Ca-P/蛋白质涂层的研究进展,提出了提高钛合金表面生物活性最佳途径,展望了仿生溶液法的应用前景.     

钛基金属表面生物活性改性研究进展

从工艺、生物活性涂层新体系开发、涂层结构设计、生物活性涂层性能改进以及涂层评价标准等角度,系统地综述了钛及其合金表面生物活性涂层的研究状况,同时展望了医用钛合金表面生物活性改性研究的发展趋势,认为解决钛基金属表面生物活性改性研究的重点应该放在能够同时解决涂层与基体的界面稳定性和相应涂层制备工艺的适应性上.     

燃烧合成制备生物陶瓷涂层的开发研究

简要介绍了燃烧合成表面涂层技术这种新兴表面改性技术的原理和应用,并阐述了本单位采用此法在生物陶瓷涂层制备方面的开发和研究.结果表明,燃烧合成制备生物陶瓷涂层有利于提高材料的生物活性和生物相容性,具有较大的应用前景.     

激光技术制备生物陶瓷涂层的研究现状与展望

羟基磷灰石等生物陶瓷材料具有优良的生物相容性和生物活性,但其强度较低的力学性能限制了其广泛应用。在综合力学性能优良,生物活性有限的医用钛合金表面制备生物陶瓷涂层,能够扬长避短,充分发挥二者的优点,具有巨大的市场与应用价值,是国内外的研究热点。利用激光技术改性或制备生物陶瓷涂层,主要有以下几个领域的应用与研究:激光表面熔凝与其他涂层技术相结合;脉冲激光沉积法;激光熔覆等方法。本文全面阐述了国内外激光表面改性生物陶瓷涂层的研究现状与研究进展,并对其工艺与理论发展进行了展望。     

钛及钛合金仿生表面改性研究进展

钛及钛合金具有较好的生物相容性及优良的机械性能，在临床上得到了越来越广泛的应用。表面生物活性化能够进一步改善其表面性能，提高表面生物活性。本文对钛及其合金的仿生表面改性进行了综述，具体介绍了化学法、促形核剂法、自组装单分子法的活化机理，并对仿生表面改性的发展方向进行了探讨。     

医用钛合金表面改性的研究进展

从金属植入体与生物环境的界面反应,以及钛植入体表面现阶段存在的主要问题出发,叙述了近年来钛表面生物活性、生物相容性、血液相容性、抗菌性涂层的制备、结构及性能,重点总结了应用等离子体喷涂技术制备羟基磷灰石涂层、硅酸盐陶瓷涂层、纳米ZrO2涂层、纳米TiO2涂层,以及采用等离子体浸没离子注入/沉积技术对钛合金表面进行离子注入和薄膜沉积的研究结果.最后,基于钛硬组织植入体表面需求,指出钛硬组织植入体表面改性设计与制备应注重改性层的综合生物学性能及力学安全性.     

生物活性聚乳酸的研究

作为生物医用材料而言,由于聚乳酸本身的缺陷,制备具有生物活性的聚乳酸就成为一条可行的弥补之道。目前聚乳酸生物活化的方法有物理法和化学法。物理法主要通过共混、表面吸附或涂层等实现对聚乳酸的生物活化;化学法包括共聚、交联、表面修饰等,通过改变聚合物大分子或表面结构赋予材料生物活性。本文对这些方法进行了评述,并提出了采用仿生性设计原则来制备具有生物活性的聚乳酸材料。     

等离子体喷涂氧化钛涂层的生物活性研究

以纳米TiO₂粉末为喷涂原料, 采用大气等离子体喷涂技术在医用钛合金上制备氧化钛涂层. 利用酸和碱溶液对氧化钛涂层表面进行生物活化处理, 体外模拟体液浸泡实验考察涂层的生物活性. 采用XRD、SEM、FTIR、EDS等测试技术对改性前后氧化钛涂层的生物活性进行表征. 结果表明: 氧化钛涂层和钛合金基体的结合强度较高, 其值高达40MPa, 涂层的耐模拟体液腐蚀性优于钛合金. 酸和碱溶液表面改性后的氧化钛涂层经模拟体液浸泡可在其表面生成含有碳酸根的羟基磷灰石(类骨磷灰石), 显示良好的生物活性.     

真空和大气等离子喷涂镁黄长石生物活性涂层的对比研究

大气喷涂法制备的镁黄长石涂层是一种具有优良生物活性的新型骨科移植体涂层材料, 但其结晶度较低, 影响涂层的化学稳定性。本研究采用真空等离子喷涂法在钛合金表面制备了高结晶度的镁黄长石涂层。与大气喷涂镁黄长石涂层相比, 真空喷涂镁黄长石涂层具有更高的磷灰石矿化能力, 在SBF中浸泡6 d后表面即沉积了一层类骨磷灰石层, 浸泡14 d后表面沉积的磷灰石层的厚度约为大气涂层的4倍。真空喷涂镁黄长石涂层的离子释放明显低于大气涂层, 显示出更高的化学稳定性。骨髓间充质干细胞在真空和大气喷涂镁黄长石涂层表面粘附和铺展良好, 在两种涂层表面的增殖速度均明显高于HA涂层。本研究表明真空等离子喷涂的镁黄长石陶瓷涂层因其显著提高的生物活性及化学稳定性, 可能更适合用作人工关节涂层材料。     

皮肤组织工程支架材料的研究现状及其发展

支架材料在人工皮肤的构建中起关键作用,按化学性质可分为合成类和生物类.前者主要研究通过表面仿生技术开发具有生物活性的聚酯类支架材料;后者主要研究用交联或与聚合物膜复合的方法来提高胶原的力学性能,用化学方法对壳聚糖进行改性,提高脱细胞真皮基质的渗透性和血管化速度.新的研究重点为支架材料表面与细胞的相互作用机理、制备结构仿生支架材料及复合型支架材料.     

与血液接触材料表面活化的研究进展

与血液接触材料的表面活化是对材料表面进行改性处理,并粘附生长有利于抗凝血性的蛋白和细胞等,进而发展具有表面生物活性的材料,通过生物识别途径,更好地提高其抗凝血性.从表面结构、抗凝活化层表面、表面内皮细胞化、表面磷脂化等方面概述了与血液接触材料表面活化的近期研究进展.     

光固定法改善医用高分子材料血液相容性

综述了表面改性方法-光化学固定法在提高医用高分子材料血液相容性方面的最新研究进展,介绍了光化学固定法的原理和优点,对利用该方法构建抗凝血材料表面的途径进行了分类,从构建生物惰性表面、负载抗凝血物质和表面仿生化三方面进行了介绍.     

聚丙烯微孔膜的表面工程

聚丙烯微孔膜的表面工程研究主要涉及:强调膜表面性质的膜过程开发、膜表面修饰与功能化方法的建立和优化、膜表面结构的表征及其与膜分离性能的关联,旨在深化对聚丙烯微孔膜材料表面特性的认识,进而拓展其应用范围.基于聚丙烯微孔膜表面的疏水性,首先简要介绍了气-液两相膜接触器传质行为的理论研究,随后重点总结了聚丙烯微孔膜表面亲水化与抗污染性能研究、表面仿生修饰与生物功能分离膜构建等方面的研究进展.     

双键超支化聚硅氧烷在芳纶纤维表面的原位生长

以显著提升芳纶纤维与橡胶基体之间的界面结合强度为目标,本文开发了一种在芳纶纤维表面原位生长碳碳双键超支化聚硅氧烷的策略:首先借助多巴胺的仿生修饰建立初始层,接着采用迈克尔加成反应接枝氨基硅烷偶联剂创建中间层,最后通过脱水缩合反应实现原位生长。改性前后的芳纶纤维表面形貌和化学结构采用扫描电镜、傅里叶变换红外线光谱分析仪、X射线光电子能谱分析仪及热失重分析仪进行了测试表征。由芳纶纤维增强橡胶基复合材料的H-抽出力测试结果可得,本文采用的改性方法能够提升约66.4%的界面结合强度,其原因主要可以归结为表面粗糙度的提升及纤维束与橡胶共硫化的实现。对比分析发现,聚多巴胺初始层的采用使本改性方法具有较高的普适性和工业应用潜力。      

氧化铱/聚多巴胺/层粘连蛋白仿生涂层的制备

神经电极的生物相容性是制约植入式神经假体长期使用功效的核心要素,对电极表面进行修饰改性可有效提高电极活性。本研究利用射频磁控溅射和循环伏安法在钛基体表面形成氧化铱薄膜,通过多巴胺氧化自聚合修饰氧化铱薄膜,进一步在涂层表面接枝层粘连蛋白实现二次功能化,完成仿生涂层的构建。对涂层的理化性质研究表明,其机械稳定性较好,表面亲水性以及电化学性能得到显著提高,并且无细胞毒性,促细胞粘附能力较好。     

通用高分子材料的化学和生物改性及其血液相容性研究

功能化与高性能化的通用高分子材料在医用耗材及器械领域有着广泛的应用。作为重要的医用材料之一,血液相容性是首先需要解决的关键科学问题。通用高分子的血液相容性可通过化学和生物修饰来实现。采用的方法大体分为本体改性和表面改性。本体改性主要通过反应接枝和反应共混实现;而表面改性则主要通过在材料表面制备亲水性聚合物刷或亲水层、固定生物活性分子和形成生物仿生膜3种方法来实现。目前,生物材料的血液相容性研究主要集中在血浆蛋白吸附、血小板粘附和红细胞溶血3个方面。结合本课题组近期在生物医用材料领域的研究成果,简要介绍了国内外近年来通用高分子材料的化学和生物改性及其血液相容性研究进展。     

Arg-Gly-Asp (RGD) Modified Biomimetic Polymeric Materials

The new generation of biomaterials focuses on the design of biomimetic polymeric materials that are capable of eliciting specific cellular responses and directing new tissue formation. Since Arg-Gly-Asp (RGD) sequences have been found to promote cell adhesion in 1984, numerous polymers have been functionalized with RGD peptides for tissue engineering applications. This review gave the advance in RGD modified biomimetic polymeric materials, focusing on the mechanism of RGD, the surface and bulk modification of polymer with RGD peptides and the evaluation in vitro and in vivo of the modified biomimetic materials.     

镁合金表面改性与防护研究进展

镁合金是最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度高、导电导热性好、生物相容性好等优点,在汽车、航空航天、电子、生物医学等领域有着广阔的应用前景。然而,镁自身化学活性极高且其表面的原生氧化膜疏松多孔,无法有效保护基底,往往在各加工工序间就会发生表面腐蚀。严重的腐蚀问题已经成为制约镁及其合金应用与发展的主要短板,因此,对镁合金进行表面防护处理是极为重要的。现阶段,镁合金的表面处理方法虽然种类繁多,但防护效果良莠不齐。重点综述了两种常用的镁合金表面改性技术--化学转化膜技术和微弧氧化技术的新进展,并介绍了一种基于活性CO2处理提高镁合金耐蚀性的新技术,以及仿生超疏水表面在提升镁合金耐蚀性上的应用,最后,对镁合金表面改性与防护的未来发展方向进行了展望。     

Investigations on the in vitro bioactivity of swift heavy oxygen ion irradiated hydroxyapatite

Poly(propylene fumarate) (PPF) is an ultraviolet-curable and biodegradable polymer with potential applications for bone regeneration. In this study, we designed and fabricated three-dimensional (3D) porous scaffolds based on a PPF polymer network using micro-stereolithography (MSTL). The 3D scaffold was well fabricated with a highly interconnected porous structure and porosity of 65%. These results provide a new scaffold fabrication method for tissue engineering. Surface modification is a commonly used and effective method for improving the surface characteristics of biomaterials without altering their bulk properties that avoids the expense and long time associated with the development of new biomaterials. Therefore, we examined surface modification of 3D scaffolds by applying accelerated biomimetic apatite and arginine-glycine-aspartic acid (RGD) peptide coating to promote cell behavior. The apatite coating uniformly covered the scaffold surface after immersion for 24 h in 5-fold simulated body fluid (5SBF) and then the RGD peptide was applied. Finally, the coated 3D scaffolds were seeded with MC3T3-E1 pre-osteoblasts and their biologic properties were evaluated using an MTS assay and histologic staining. We found that 3D PPF/diethyl fumarate (DEF) scaffolds fabricated with MSTL and biomimetic apatite coating can be potentially used in bone tissue engineering.