仿生矿化法制备可降解羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合材料

细菌纤维素是具有天然纳米网状结构的支架材料,对其进行氧化改性后可获得可调控的降解性能。通过仿生矿化氧化改性的细菌纤维素支架,制备了可降解羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合骨组织工程支架材料。观察并分析了仿生矿化过程氧化细菌纤维素的降解和羟基磷灰石的形成,并通过SEM、EDS、XRD对羟基磷灰石在可降解氧化细菌纤维素支架上沉积进行了表征,矿化7天的羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合材料表面和内部均有磷灰石形成,测得磷灰石的钙磷比为1.75,主要为羟基磷灰石,伴有少量碳羟磷灰石。结果表明,使用仿生矿化法成功获得了一种新型可降解羟基磷灰石/氧化纤维素复合材料支架。     

Sol-gel原位相转变矿化制备纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架材料

为了模拟天然骨组织的结构和成分, 以羟基磷灰石(HA)为钙磷源, 以壳聚糖(CS)为大分子基质材料, 在酸性环境中形成均相溶液, 通过Sol-gel相转变矿化方法和陈化处理, 原位构建了纳米HA/CS复合多孔支架材料, 研究了共沉积时体系的pH值和陈化时间对支架压缩强度、晶相组成及形貌等的影响。结果表明体系pH为10和11时, 支架的力学强度远高于未矿化壳聚糖支架强度, 但是随着体系pH的升高强度逐渐下降。XRD分析结果表明陈化处理有利于磷酸钙盐向HA转化, 随着陈化时间的延长, 纳米HA沿c轴择优生长。SEM观察显示支架材料具有相互贯穿的多孔结构, 纳米级的短棒状或颗粒状HA晶体颗粒均匀分散在孔壁上, 随着陈化处理以及陈化时间的延长, 形成致密的纳米无机/有机均匀复合体。这种快速深度矿化方法为骨支架材料的制备提供了新思路。      

木垛型壳聚糖多孔支架的磷酸化改性和仿生矿化

为提高壳聚糖支架材料的孔隙率及矿化程度,通过磷酸化表面改性和仿生矿化制备了磷酸化(PCSW)和生物矿化(BMCW)木垛型壳聚糖多孔支架.FTIR结果显示,壳聚糖分子中有磷酸根的引入.XRD结果表明,矿化24 h后支架上形成结晶度较高的磷酸钙盐晶体,矿化48 h后结晶度明显增加并形成单纯的羟基磷灰石(HA)结晶.SEM观察发现,在支架的内外表面均致密地沉积了HA晶体层.压缩强度测试结果表明,复合支架BMCW矿化48 h的压缩强度为(0.54±0.005) MPa,压缩模量为(5.47±0.65) MPa,BMCW可用作非承重骨组织修复材料.     

木垛型壳聚糖多孔支架的磷酸化改性和仿生矿化

为提高壳聚糖支架材料的孔隙率及矿化程度, 通过磷酸化表面改性和仿生矿化制备了磷酸化(PCSW)和生物矿化(BMCW)木垛型壳聚糖多孔支架。FTIR结果显示, 壳聚糖分子中有磷酸根的引入。XRD结果表明, 矿化24 h后支架上形成结晶度较高的磷酸钙盐晶体, 矿化48 h后结晶度明显增加并形成单纯的羟基磷灰石(HA)结晶。SEM观察发现, 在支架的内外表面均致密地沉积了HA晶体层。压缩强度测试结果表明, 复合支架BMCW矿化48 h的压缩强度为(0.54±0.005) MPa, 压缩模量为(5.47±0.65) MPa, BMCW可用作非承重骨组织修复材料。     

羟基磷灰石/纤维素骨仿生支架的制备及性能研究

为探究制备方法对羟基磷灰石/纤维素支架材料性能的影响,采用仿生矿化法、原位复合法和溶液共混法制备了3种羟基磷灰石(HA)/纤维素支架材料,表征了3种支架材料的结构、形貌和热稳定性,分析了制备方法对支架材料生物相容性的影响。结果表明：3种方法获得的复合支架中,HA和纤维素气凝胶(CAS)之间仅存在物理作用,且HA的引入提高了复合支架的稳定性,但仿生矿化法和原位复合法因CAS的引入限制了HA的生长,结晶度较低。3种复合材料均无细胞毒性且具有生物相容性,但仿生矿化法制备的复合支架材料具有较大的孔径、较高的比表面积,更有利于细胞的粘附及增殖。因此,仿生矿化法是制备医用骨支架材料的最佳途径。     

纳米羟基磷灰石丝素蛋白仿生矿化材料的制备研究

以Ca(NO₃)₂与Na₃PO₄为无机相的前驱体,将丝素蛋白直接溶于Ca(NO₃)₂溶液中,不经过脱盐处理,直接滴入Na₃PO₄溶液中反应,在37℃下丝素蛋白和羟基磷灰石晶体之间相互作用,仿生合成了纳米羟基磷灰石(n-HA)丝素蛋白(SF)生物矿化材料.用FTIR、XRD、XPS和SEM进行表征.结果表明,羟基磷灰石和丝素蛋白两相间具有较强的化学键合,矿化材料中无机相包含少量碳酸根,为缺钙类骨羟基磷灰石并且呈现一定的长轴取向性,说明丝素蛋白大分子对羟基磷灰石晶体的成核和生长起着模板和调控作用.矿化物颗粒尺寸在50~200nm之间,其抗压强度为32.21MPa,可作为非承重部位骨组织缺损修复材料.     

羟基磷灰石/纤维素复合材料在骨组织工程中的研究进展

自从使用羟基磷灰石复合材料作为生物医用替代材料以来,其制备原料和制备工艺不断得到优化,现已制备出性能接近于天然骨的复合材料。但是羟基磷灰石复合材料还存在很多不足,例如抗压强度和弹性模量达不到天然骨的要求而导致其骨兼容性和骨整合较差,这些缺点严重阻碍了它作为骨替代物的发展。羟基磷灰石/纤维素复合材料不仅具有二者的特点,而且两材料协同产生的优异性能使其更加适用于生物组织工程材料。相比传统的骨替代材料,羟基磷灰石/纤维素复合材料在力学性能、生物活性、生物相容性、生物降解性等方面都有不同程度的改善,并且具有更好的成骨活性,已经基本达到理想组织工程应用的支架材料的要求。在以纤维素为基底材料制备羟基磷灰石复合材料中,已经成功应用的纤维素类包括纳晶纤维素、细菌纤维素、羧甲基纤维素(CMC)等。但是不同的纤维素/羟基磷灰石复合材料之间也存在性能差异,有的纳米复合材料抗压强度较低,只有(1.57±0.09) MPa/cm~3,但是有的纳米复合材料的抗压强度和模量都能接近天然骨。因此近几年来,研究者们除了不断优化制备工艺,主要还在选择合适的纤维素方面不断尝试,并取得了很大的进步。目前,已经有研究者发现CMC/明胶/羟基磷灰石纳米复合材料的抗压强度和模量与人松质骨和皮质骨相似,并且它也能促进细胞的高碱性磷酸酶活性和细胞外矿化,可作为主要承载区的再生骨移植材料。本文介绍了羟基磷灰石与纤维素的特点,综述了各类羟基磷灰石/纤维素复合材料的制备方法以及研究现状,并对其性能进行了探讨,进而对羟基磷灰石/纤维素复合材料的研究发展前景予以展望,希望为制备性能更加良好的骨替代材料提供参考。     

丝素/细菌纤维素/羟基磷灰石骨仿生支架的制备及性能研究

将丝素蛋白(SF)、细菌纤维素纳米纤维束(BCNR)和不同比例的纳米羟基磷灰石(nHAp)搅拌混合均匀,通过冷冻干燥法制备骨仿生支架.利用SEM、FTIR、电子万能材料试验机等设备对复合支架的结构和性能进行表征,选用骨髓间充质干细胞和CCK-8试剂表征细胞在典型支架材料上的黏附和扩增水平.结果表明,骨活性成份nHAp的...     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖-羧甲基纤维素复合支架材料的研究

用冷冻干燥法制备了不同比例的纳米羟基磷灰石/壳聚糖-羧甲基纤维素(n-HA/CS-CMC)无机/有机复合多孔支架材料, 并探讨了其复合机理及无机组分n-HA对复合支架的结构形貌、力学性能、体外降解性能的影响. 结果表明, 其复合支架主要是通过无机组分n-HA均匀分散充填在CS-CMC聚电解质有机网络结构中形成的, 且三组分间有较强的化学键合. 无机组分n-HA的加入使孔结构变得不规则, 孔隙率略有减小, 使复合支架的抗压缩强度提高, 并且可使其体外降解速度减慢. 无机组分n-HA含量为40\%复合支架材料的性能最佳, 有望用作骨组织工程支架材料.     

工业纯钛表面高能喷丸对仿生矿化合成羟基磷灰石涂层的影响

将表面抛光和高能喷丸处理的工业纯钛在5mol/L NaOH溶液中处理后,在模拟体液(SBF)中矿化生成羟基磷灰石(HAP)涂层.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)和红外光谱仪(FT-IR)分析了涂层表面形貌和成分,探讨了表面高能喷丸工艺对钛基体及涂层的影响.结果表明,通过仿生矿化法,生成了钙磷比为1.30的碳酸化的HAP涂层;与抛光钛相比,高能喷丸工艺增加了钛基体的表面化学反应活性,从而加快了钛基体上HAP沉积速度;增加了表面粗糙度,提高了涂层与基体的结合力.     

羟基磷灰石／细菌纤维素纳米复合材料的制备与热力学性能表征

摘要通过仿生途径制备了模拟天然骨成分的羟基磷灰石／细菌纤维素（hydroxyapatite/bacterial cellulose,HAp/BC）纳米复合材料,使用TGA（thermo-gravimetric analysis）, DSC（differential scanning calorimetry）和DMA（dynamic mechanical analysis）测试方法对复合材料进行了热力学表征,以此来了解复合材料的成分组成、热稳定性和热力学行为．实验结果表明,纳米复合材料的成分与天然骨相似,并且热稳定性与纯BC相比有所提高;纳米复合材料在热分解时存在复杂的吸热放热现象;由于HAp的加入,与BC相比,复合材料的玻璃化转变温度向高温区域移动．     

丝素/纳米纤维素晶须/壳聚糖多孔复合支架的应用

以冷冻干燥法制备多孔丝素(SF)支架,利用层层自组装将纳米纤维素晶须(CNW)和壳聚糖(CS)交替组装到多孔SF支架上得到SF/CNW-CS多孔复合支架。对SF/CNW-CS多孔复合支架的形貌和机械性能进行了表征。以MG-63细胞进行体外培养评估SF及SF/CNW-CS多孔复合支架的细胞相容性,MTT比色法和荧光图像的测试结果表明,与SF多孔支架相比,MG-63细胞在SF/CNW-CS多孔复合支架上的增殖、粘附和分化功能最高。因此,SF/CNW-CS支架有望成为骨组织工程的理想材料。     

3D打印HA微球支架的制备与表征

生物材料表面微结构对于成骨具有重要的影响,该研究以不同粒径(<60μm)的羟基磷灰石(HA)微球状粉体为原料,通过3D打印技术制备了一系列(HA0、HA10、HA30、HA50)生物陶瓷支架。不同支架具有相似的理化性能,由于微球粒径不同形成了不同的微结构,对其生物学性能造成不同的影响。相比传统非微球颗粒打印的支架(HA0), HA微球构成的支架能够提供更多细胞粘附和生长位点, 24 h的粘附实验显示HA30支架能显著促进骨髓间充质干细胞的伪足伸长;培养5 d的细胞增殖实验显示,微球支架上的细胞数量与HA0支架出现显著性差异,表面微球结构与细胞尺度相当的HA30支架具有最好的促增殖效果。因此,3D打印技术在可控制备HA支架宏观结构的同时,还可以通过控制生物陶瓷粉体的颗粒形貌,调控3D打印支架的表面微结构,从而优化其生物学效应,在骨组织工程领域具有良好的应用前景。     

生物羟基磷灰石的合成

综述了生物羟基磷灰石合成研究的最新进展，重点介绍和评述了羟基磷灰石的合成与制备方法，讨论了各种方法的特点和应用前景。最新的研究动态表明，羟基磷灰石研究从基本的化学反应合成向生物矿化与新生骨引导机理及硬组织再造技术方向发展。同时，羟基磷灰石在金属、陶瓷等植入体表面的涂层、以及天然材料制备羟基磷灰石依然是其合成研究的主要方向。     

基于选择性激光烧结聚己内酯/蛋壳多孔支架的制备和表征

以聚己内酯(PCL)和鸡蛋壳粉末(ES)为原材料,采用选择性激光烧结技术制备纯PCL支架和PCL/ES混合材料支架。通过显微镜观察了支架形貌,测定了各组支架的孔隙率和压缩强度。结果表明ES的加入能使支架的压缩强度有所提高,但同时孔隙率稍有降低,填充速度为1380~1880 mm/min时PCL/ES支架能取得较高的孔隙率(80%)和压缩强度(8.28 MPa),达到松质骨的要求(孔隙率≥70%,压缩强度≥8.2 MPa);差示扫描量热分析和热重分析结果表明ES的加入改善了复合支架的结晶性能和热稳定性;对粉末和支架的X射线衍射和衰减全反射傅里叶变换红外光谱检测证实了ES的成分和选择性激光烧结工艺没有破坏原材料的分子官能团;用MTT比色法测定了支架毒性试验,结果表明PCL/ES复合支架无明显毒性且具有良好的生物相容性。因此,选择性激光烧结制备的PCL/ES支架具有很好的外形可塑性和空隙结构,其良好的力学性能和生物相容性使其有望在骨组织工程支架中得到应用。     

茶末/CMC-Na/AL-Na复合膜制备及性能测定

目的 为改善传统保鲜膜带来的环境污染问题,开发出具有较好力学性能和抗菌性的食品包装材料提供理论依据。方法 采用海藻酸钠(AL-Na)和羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为主要成膜材料,辅助添加茶末通过流延成膜法制备复合膜,以拉伸强度、断裂伸长率等为依据,通过单因素和响应面试验确定茶末/CMC-Na/AL-Na复合膜的最佳工艺。结果 当CMC-Na与AL-Na的体积比为84∶16、茶末添加量为1.43%、干燥温度为50 ℃、干燥时间为7 h时,复合膜综合性能最优,拉伸强度为16.60 N/mm²,断裂伸长率为19.11%,具有较好的力学性能、耐水性、抗氧化性和抑菌性。结论 制备的茶末/ CMC-Na/AL-Na复合膜具有较好的力学性能和抗氧抑菌性能。