电化学沉积羟基磷灰石过程晶体生长行为

采用恒电流电化学沉积方法从含钙与磷盐水溶液中直接在纯金属钛电极表面沉积纳米羟基磷灰石涂层,运用EDS、SEM、XRD、FTIR等方法对其进行表征. 重点考察了一种典型制备条件下钙磷沉积层的形貌、结构及组分随沉积时间的变化,进而探讨相应条件下电化学沉积羟基磷灰石涂层晶体生长过程的基本规律. 研究表明电化学沉积法可用于在医用金属表面直接涂覆含钙离子缺陷的纳米羟基磷灰石涂层,典型条件下涂层的生长规律为: (1)沉积过程中羟基磷灰石晶粒以c轴方向沿沉积面法线方向择优生长,且这一趋势延续整个沉积过程; (2)内层晶粒的生长受到外层晶粒生长的抑制, 对于同层的晶粒,当晶粒分布密集时,晶粒生长可能发生相互制约; (3)随沉积时间的延长,沉积量增加,而膜层的化学组成基本不发生变化.     

羟基磷灰石涂层的电化学可控制备及生物性能的初步表征

控制不同沉积条件制备不同结构形貌的羟基磷灰石涂层,主要获得3种由不同尺寸晶粒构成的直立状、花簇状和多孔状典型形貌特征的涂层;XRD物相分析显示,该涂层主要由结晶良好的羟基磷灰石组成;FT-IR组分分析未检测到其他钙磷盐成分的存在.体外细胞培养试验表明,以上各种形貌的羟基磷灰石涂层均具有良好的生物相容性,但其生物活性则因形貌而异,其中纳米有序多孔状羟基磷灰石涂层表现出最高的生物活性,而花簇状的涂层生物活性相对较低.     

纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料的降解特性及生物相容性研究

应用共混法制备了纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料, 通过体外降解和细胞培养实验研究了复合支架材料的降解特性和生物相容性. 体外降解实验结果显示, 复合支架材料具有稳定的降解能力; 在降解过程中, 羟基磷灰石由于与降解液发生钙、磷等离子的交换, 使其结晶得到了进一步生长和完善. 利用细胞计数法、四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法和碱性磷酸酶(ALP)活性测定等分析了复合支架材料的生物相容性, 结果表明, MG63细胞在复合支架材料上具有良好的粘附、增殖能力, 并可引起早期的骨分化. 因此, 纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架作为骨组织工程的支架材料具有良好的应用前景.     

聚醚醚酮复合材料表面生物活性涂层的制备与性能

以聚醚醚酮/钡玻璃粉(PEEK-BGF)复合材料为基体, 通过硅烷偶联剂, 在复合材料表面构建具有生物活性的纳米羟基磷灰石(nHA)和甲基丙烯酸酯基的光固化树脂复合涂层. 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析了材料表面形貌和元素分布, 测试了涂层与复合材料之间的粘接强度. 通过检测大鼠成骨细胞总蛋白含量和碱性磷酸酶表达水平, 评价新型光固化纳米羟基磷灰石/聚甲基丙烯酸酯(nHA/PMMA)复合涂层的生物活性. 研究结果表明, nHA填充的光固化复合材料形成粗糙的表面, 随着nHA的填充量提高, 涂层表面生物学活性得到提高.     

脉冲电化学驱动壳聚糖原位调控制备羟基磷灰石/银复合涂层

采用脉冲电化学驱动壳聚糖原位调控制备了具有抗菌性的羟基磷灰石/银纳米复合涂层.考察了电解液中银离子浓度、钙磷盐浓度等对复合涂层的形貌及成分的影响.探讨了壳聚糖调控羟基磷灰石和银纳米粒子的形成机理,发现在本研究的较佳实验条件为电位-1.3 V,Ag~+浓度为0.06 g·L~(-1),Ca~(2+)浓度为5 mmol·L~(-1).在此基础上对复合涂层的生物活性、生理稳定性能、抗菌性能进行分析.结果表明:复合涂层呈纳米球状,由羟基磷灰石、银、壳聚糖三相组成,并且表面有一层壳聚糖覆盖.银纳米粒子和羟基磷灰石纳米粒子在复合涂层中均匀分布.将复合涂层浸泡在SCPS溶液中37°C浸泡矿化10天后,在复合涂层表面生产细针状排列整齐的羟基磷灰石,且在(002)晶面25.8°处发生显著择优生长,表明复合涂层在快速矿化液中能诱导磷灰石生成,生物活性好.将复合涂层浸泡在37°C PBS溶液中考察其生理稳定性,壳聚糖对复合涂层中Ca~(2+)和Ag~+实现双重离子释放,且降低了离子释放速度,涂层具有良好的生理稳定性.抗菌实验表明复合涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抗菌率达到99%以上,抗菌能力强.     

可降解聚乳酸/羟基磷灰石杂化材料Ⅰ.纳米羟基磷灰石的合成

可降解聚乳酸/羟基磷灰石杂化材料Ⅰ.纳米羟基磷灰石的合成;化学共沉淀;共沸蒸馏;纳米羟基磷灰石;表面处理剂     

氧化钛催化羟基磷灰石分解制备可降解磷酸钙陶瓷

本文将纳米锐钛矿型氧化钛(TiO2)作为催化剂添加到羟基磷灰石(HA)中,经烧结制成可降解的磷酸钙陶瓷,采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),体外模拟实验等手段对不同制作工艺的陶瓷进行表征,考察TiO2的添加量和保温时间对磷酸钙陶瓷性能的影响。实验表明,在较低的温度下,TiO2可以降低HA的高温稳定性,使HA分解成磷酸四钙(TTCP)和磷酸三钙(TCP)。由于TCP具有良好的降解性,TiO2的加入极大的提高了HA的降解速率,且随着TiO2添加量的增加降解速率逐渐增大,保温时间越长,降解速率愈小;浸泡SBF结果显示,TiO2的加入可以提高陶瓷沉积活性磷灰石层的能力,但沉积能力与TiO2添加比例不成正比,添加7wt%的材料沉积最快;细胞实验表明,TiO2的加入不影响HA促进细胞增殖分化的能力。使用氧化钛催化分解HA,可能是制备具有良好生物学性能的可降解磷酸钙陶瓷的有效手段。     

原位沉析法制备有序排列四氧化三铁/壳聚糖纳米复合材料的研究

生物矿物由于具有完美结构及独特的生物活性,使其成为制备新型有彬无机杂化纳米复合材料的思想来源,在目前制备的有机／无机纳米复合材料中,纳米粒子在聚合物基质中大部分是无规分散的,但无机纳米颗粒在有机物中的有序排列是生命体中的一种根本体现,有序排列会使材料的性能更加优异。人骨的主要成分是纳米羟基磷灰石晶体和胶原,羟基磷灰石晶体是沿着胶原纤维的长轴方向有序排列的,这使得人骨不仅具有生物活性,而且具有非常好的力学性能。     

介孔球状纳米羟基磷灰石的多级组装合成

利用支撑液膜控制离子在隔离的两相中流动传输, 同时添加有机小分子协同液膜界面形成模板, 诱导纳米晶体进行嵌段组合团聚成非致密型超结构, 得到一种由纳米片状亚单元卷曲后组装形成的新型介孔球状纳米羟基磷灰石材料. TEM, XRD, BET等结果表明, 产物纳米羟基磷灰石平均孔径为17.5 nm. 细胞毒性实验表明, 不同浓度的细胞存活率高于80%, 细胞毒性为1级, 可认为材料具有良好的细胞相容性. FT-IR, UV光谱结果表明产物能有效的对鬼臼毒素进行载药包裹, 平均载药量为12.9%, 包封率为65.5%. 这种新型介孔超结构HA在酶、蛋白质的固定和分离、药物转染等方面具有其潜在的应用价值.     

镁掺杂纳米羟基磷灰石的制备及其在载药方面的应用

通过逐步沉淀反应一锅法制备了一系列不同含量的镁掺杂纳米羟基磷灰石。通过硝酸镁、硝酸钙不同的投料物质的量比调控纳米颗粒的形态和尺寸。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段对镁掺杂纳米羟基磷灰石进行物理化学性能表征,用MTT法评价其体外细胞毒性。研究结果表明:镁掺杂纳米羟基磷灰石呈现束状纳米纤维形态、比表面积大、细胞毒性较低;将其作为载体负载抗癌药物顺铂,具有很好的载药能力,载药量可达54%,该载药纳米颗粒还具备缓释特性(72 h释药量达到41.72%)和很好抑制癌细胞生长的效果。     

On the kinetics of apatite growth on substrates under physiological conditions

Derived from reaction kinetics, a simple but useful method, based on "apatite forming capacity" or AFC of solutions mimicking blood plasma, is proposed to decipher the rate of calcium phosphate mineralization. Apatite growth rate constants were calculated using this method for a model composite surface varying the volume fraction of synthetic hydroxyapatite (HA) in a polymer matrix. Previously reported data for mineralized surfaces on Ta, Ti, and its alloys are also analyzed similarly and compared. Utilizing the growth rate constant, the bioactivity of the materials was indexed in vitro. Complementarily, semiempirical quantum mechanical calculation (ZINDO method) showed that the interaction of cations with TRIS-hydroxymethyl aminomethane molecules in the solution is stronger than that with the polymer substrate considered, but weaker than hydrated Ti and TiO(2) surfaces. This analysis then quantifies for example the extent of polymer inertness and the "bioactivity" of alkali treated Ti. The growth rate constants for the model materials prepared in this work are explained on the basis of localized dissolution of HA, the amount of which simply increases with increasing volume fraction of HA in the composite.     

医用钛表面TiO_2纳米管/HA复合膜层于Tyrode’s生理溶液中电化学腐蚀行为

钛及其合金具有良好的力学性能和生物相容性,被广泛地用作医用人工植入体.然而,钛植入体在人体内的生理环境中必然发生腐蚀,金属离子的溶出和积累可产生毒副作用.本文应用电化学方法对医用钛金属作表面改性,提高其生物活性,应用Tafel极化曲线和电化学阻抗(EIS)研究其耐蚀性能及腐蚀电化学行为.结果表明,在钛基TiO2纳米管阵列膜层上沉积构筑HA涂层之后,由于表面阻挡层的强化,TiO2涂层在Tyrode’s生理溶液中的耐蚀性有所提高.     

纳米TiO_2修饰电极对鲁米诺电化学发光的增敏及TiO_2晶型的影响

该文水解合成并通过煅烧改变晶型,获得了金红石和锐钛矿两种晶型混合的二氧化钛纳米粒子。利用紫外可见分光光度法(UV-Vis)、激光粒度分析(LPSA)、X射线多晶衍射分析(XRD)和冷场发射扫描电镜(SEM)等方法对样品进行了表征。制备了以氧化铟锡(ITO)玻璃为基底的纳米TiO2修饰电极,并研究了晶型对鲁米诺电化学发光(ECL)的增敏作用的影响。结果表明,当粒径较小,经650℃煅烧处理形成混晶时,纳米TiO/ITO修饰电极对鲁米诺电化学发光的增敏效果最明显,为裸电极的7.5倍。     

Potential applications of fluorhydroxyapatite as biomaterials in medicine

The present work was undertaken to investigate the bioactivity and cytotoxicity of fluorhydroxyapatite ceramics. The bioactivity was evaluated by in vitro testing in simulated body fluid (SBF), in which ion concentrations are almost identical with inorganic ion concentrations of human blood plasma. Pellets of FA, HA and FHA were immersed in SBF for 48 hours, 1 week and 4 weeks at 36.5°C. Changes of the surface microstructure of the samples were observed by scanning electron microscopy (SEM). 48 hours and one week immersion in SBF did not result in any substantial progress in bioactivity. After 4 weeks in SBF a new biologically active layer was created on the surface of the biomaterials. In addition, the embryonal mouse fibroblast cell line NIH-3T3 was used for a comparative study of basal cytotoxicity of FHA, HA and FA discs. The sensitivity of these cells for tested biomaterials was evaluated on the basis of two cytotoxic end points: cell proliferation and cell morphology. The basal cytotoxicity of FHA, FA and HA discs was measured by a direct contact method. After 24, 48 and 72 hours, the cell growth was evaluated by direct counting of non-affected cells and cells treated by biomaterials. After 72 hours of biomaterials treatment, about 25% inhibition of cell number and unchanged morphology was found.      

溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/丝素复合膜及结构性能研究

用溶胶凝胶法制备不同比例纳米TiO₂改性再生蚕丝丝素蛋白复合膜. UV和AFM测试结果表明, 该丝素膜中纳米TiO₂均匀分散在丝素中, TiO₂粒径约为80 nm; 同时该丝素膜的结构和热性能用FTIR, XRD, EDS, TGA和DTG进行表征. XRD测试结果表明, 随着纳米TiO₂的加入, 复合丝素膜的结晶结构从Silk I向Silk II转化, 但当纳米TiO₂的加入超过一定量时, 又破坏复合丝素膜的结晶结构; FTIR和EDS测试结果表明, TiO₂与丝素形成较好的键合; TGA和DTG测试表明复合丝素膜的热转变温度相比于纯丝素膜有所提高.     

基于二级结构TiO_2纳米晶光阳极的高效染料敏化太阳能电池

本文报道了一种新型的二级结构TiO2纳米晶(nano-TiO2)光阳极的简单制备方法及其在高效染料敏化太阳能电池中的应用.通过添加适量TiCl4异丙醇溶液到传统nano-TiO2浆料中,可生成微米级nano-TiO2聚集体.该二级结构能有效提高光阳极光谱吸收和散射性能及电子传输和收集效率.基于这种结构光阳极的染料敏化太阳能电池光电性能有显著提高.在光阳极中将6μm厚传统nano-TiO2膜用相同厚度nano-TiO2聚集体替换,电池光电转换效率由5.03%提高到7.30%.进一步增加nano-TiO2聚集体的厚度能制备出更高光电转换效率的电池.     

Preparation of nanoporous MgO-coated TiO2 nanoparticles and their application to the electrode of dye-sensitized solar cells

Sol-gel-derived Mg(OH)(2) gel was coated onto TiO(2) nanoparticles, and the subsequent thermal topotactic decomposition of the gel formed a highly nanoporous MgO crystalline coating. The specific surface area of the electrode that was prepared from the core-shell-structured TiO(2) nanoparticles significantly increased compared with that of the uncoated TiO(2) electrode. The increase in the specific surface area of the MgO-coated TiO(2) electrode was attributed to the highly nanoporous MgO coating layer that resulted from the topotactic reaction. Dye adsorption behavior and solar cell performance were significantly enhanced by employing the MgO-coated TiO(2) electrode. Optimized coating of a MgO layer on TiO(2) nanoparticles enhanced the energy conversion efficiency as much as 45% compared to that of the uncoated TiO(2) electrode. This indicates that controlling the extrinsic parameters such as the specific surface area is very important to improve the energy conversion efficiency of TiO(2)-based solar cells.     

Li+掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了Li⁺掺杂纳米TiO₂光催化剂,并用XRD和TEM等技术进行了表征;用pH值漂移法测量了催化剂的零电位pH值(pHpzc).结果表明,500℃煅烧制得的催化剂均为锐钛矿相;Li⁺的掺杂抑制了TiO₂粒子的生长,提高了催化剂的分散性;催化剂的零电位pH值为6.6—8.1,其值取决于Li⁺的浓度和掺杂方式.分别以紫外光和太阳光为光源,孔雀石绿和甲基橙为降解物评价了催化剂的光催化活性;并用气相色谱测试了污染物降解产生的CO₂的含量.结果显示,对孔雀石绿的降解,浸渍法和溶胶-凝胶法掺Li⁺都能有效提高TiO₂的光催化活性,但浸渍法比溶胶-凝胶法效果更好,催化活性最高的为浸渍法制备的5%(摩尔分数)Li⁺掺杂TiO₂,其在紫外光和太阳光下的光催化活性分别比纯TiO₂提高了6—8倍和9—10倍;对甲基橙的降解,除溶胶-凝胶法制备的3%(摩尔分数)Li⁺掺杂TiO₂能稍提高光催化活性外,其它Li⁺的掺杂都不同程度降低了TiO₂的光催化活性;随污染物降解率的增加,最终降解产物CO₂的含量增加.实验结果表明,Li⁺掺杂改变了催化剂表面的电荷状态从而改变了催化剂的零电位pH值是造成催化剂降解不同污染物具有不同催化活性的主要原因.