雙連續(xù)微乳模板合成羥基磷灰石仿生物骨材料

通過(guò)體外模擬天然骨生物礦化和材料自組裝的形成機(jī)制,研究制備了類骨羥基磷灰石/膠原仿生復(fù)合材料并對(duì)材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:納米羥基磷灰石均勻分布在膠原基質(zhì)上并擇優(yōu)取向排列,該復(fù)合材料的成分和微觀結(jié)構(gòu)與天然骨類似。

通過(guò)優(yōu)化的加工條件制備了羥基磷灰石/熱致液晶高分子(ha/vectraa950)復(fù)合材料仿生人工骨,研究了ha含量對(duì)復(fù)合材料顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響,分析了ha與vectraa950共混后的力學(xué)性能以及界面結(jié)合問(wèn)題。研究結(jié)果表明:當(dāng)ha與vectraa950的質(zhì)量比小于10∶100時(shí),復(fù)合材料呈現(xiàn)明顯的皮芯結(jié)構(gòu),皮層液晶微纖高度取向,ha主要分散在芯部,其模量和強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)天然骨的力學(xué)性能;隨著ha含量的增加,皮芯結(jié)構(gòu)逐步減弱并消失,而缺陷顯著增加。當(dāng)ha與vectraa950的質(zhì)量比增加到20∶100,復(fù)合材料的力學(xué)性能、尤其是韌性顯著降低,這可能是由于ha顆粒與液晶基體之間的結(jié)合較差導(dǎo)致的。為保證復(fù)合材料仿生人工骨的生物活性,ha的含量應(yīng)與天然骨接近。因此,需對(duì)ha和vectraa950的界面進(jìn)行改性以提高其結(jié)合性能。

以共沉淀法制備了羥基磷灰石/絲蛋白(ha/sf)復(fù)合骨修復(fù)材料,并對(duì)材料進(jìn)行了xrd、tem、sem、孔徑分布和孔隙率等相關(guān)的測(cè)試和表征。結(jié)果表明:該復(fù)合材料的無(wú)機(jī)組分為20~30nm長(zhǎng)、5nm寬的棒狀羥基磷灰石(ha)結(jié)晶,這些晶粒沿c軸自組裝團(tuán)聚成簇分散在絲蛋白基質(zhì)中形成三維多孔結(jié)構(gòu),其孔徑分布在0.3~115μm之間,開口孔隙率達(dá)66%。該材料植入動(dòng)物體內(nèi),未出現(xiàn)明顯的排異反應(yīng),在植入部位有連續(xù)的骨性連接和新生骨形成,說(shuō)明ha/sf復(fù)合材料具有良好的生物相容性和骨誘導(dǎo)活性。

用naoh和生物活性玻璃依次對(duì)空心玻璃微球進(jìn)行預(yù)處理。將處理過(guò)的空心玻璃微球浸泡在1.5sbf溶液中,仿生沉積得到羥基磷灰石涂層。利用x射線衍射儀、掃描電鏡以及熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)空心玻璃微球和涂層進(jìn)行表征。結(jié)果表明,浸泡15天后在空心玻璃微球表面形成一層均勻致密的羥基磷灰石涂層,隨時(shí)間延長(zhǎng)涂層厚度增加。

探討n-ha/ldi-g/nvcm復(fù)合體的制備方法以及其物理特性。對(duì)載有0%、1%、2%、5%和10%nvcm的復(fù)合體材料分別測(cè)定其抗壓強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度,再通過(guò)x射線衍射和掃描電鏡分析其固化產(chǎn)物和表面結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明不同載藥組抗壓強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度會(huì)有所不同。nvcm的載入不影響n-ha/ldi-g的固化,不會(huì)反應(yīng)產(chǎn)生新的產(chǎn)物;nvcm的含量在復(fù)合體中一定的比例范圍內(nèi),并不會(huì)對(duì)復(fù)合體的抗壓強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度造成影響,而超過(guò)一定范圍后,則會(huì)降低其抗壓強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度。

目的評(píng)價(jià)絲素蛋白-羥基磷灰石類骨質(zhì)復(fù)合生物材料的生物相容性。方法體外研究將成骨樣細(xì)胞株mg-63細(xì)胞與不同材料進(jìn)行復(fù)合培養(yǎng),利用倒置顯微鏡、四甲基偶氮唑鹽比色(mtt)法進(jìn)行生物相容性評(píng)價(jià);體內(nèi)研究將不同材料植入新西蘭大白兔股骨髓腔,分別在4周、8周取出標(biāo)本,he、新三色染色后觀察新骨生成情況。結(jié)果在體外、體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中絲素蛋白-羥基磷灰石類骨質(zhì)復(fù)合生物材料組均顯示出良好的生物相容性。結(jié)論絲素蛋白-羥基磷灰石復(fù)合生物材料具有良好的生物相容性,為新型骨替代材料的制備及應(yīng)用提供新的思路。

羥基磷灰石(hap)作為一種新型非貴金屬型催化劑,具有強(qiáng)的吸附性和離子替換性,通過(guò)有機(jī)改性,金屬、金屬氧化物摻雜和負(fù)載其它復(fù)合催化劑,可以賦予其優(yōu)異的催化活性和吸附性能而用于降解有機(jī)污染物和有害氣體。本文綜述了近年來(lái)改性羥基磷灰石在催化領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,重點(diǎn)闡述了通過(guò)金屬離子置換、hap包覆、hap負(fù)載其它催化劑、有機(jī)改性hap所構(gòu)建的復(fù)合催化劑的性能及其在有毒氣體清除和污染物凈化處理中的應(yīng)用,總結(jié)了研究中存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)。

目的:初步評(píng)價(jià)牙體修復(fù)性納米羥基磷灰石復(fù)合材料的生物相容性,為其臨床應(yīng)用的安全性提供實(shí)驗(yàn)室依據(jù)。方法:采用iso評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的部分體內(nèi)試驗(yàn)方法,通過(guò)不同途徑進(jìn)行動(dòng)物急性毒性實(shí)驗(yàn)、熱原實(shí)驗(yàn)、過(guò)敏實(shí)驗(yàn)、口腔黏膜刺激實(shí)驗(yàn)、皮膚刺激實(shí)驗(yàn),根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)該材料的生物相容性。結(jié)果:該新型材料對(duì)生物機(jī)體無(wú)致熱性、無(wú)致敏性、無(wú)刺激性,無(wú)明顯急性毒性。結(jié)論:牙體修復(fù)性納米羥基磷灰石復(fù)合材料對(duì)機(jī)體組織無(wú)明顯毒害作用,具有良好的生物相容性。

近年來(lái),隨著組織工程的深入研究,骨組織工程受到學(xué)者越來(lái)越多的重視。目前,骨組織工程的研究重點(diǎn)集中在支架材料、種子細(xì)胞、骨構(gòu)建的相關(guān)生長(zhǎng)因子等三個(gè)方面。納米羥基磷灰石(nanohydroxyaptite,nhap)屬于陶瓷類材料,有利于人體骨組織的修復(fù)、整合及改善植入組織的力學(xué)性能,因其優(yōu)良的生物性能而備受關(guān)注,nhap已作為骨

采用化學(xué)沉淀法合成了絲膠蛋白(ss)/羥基磷灰石(hap)復(fù)合材料,并研究了礦化時(shí)間對(duì)復(fù)合材料的影響.x射線衍射(xrd)、傅里葉變換紅外光譜(ftir)、透射電鏡(tem/hrtem)和掃描電鏡(sem)表征結(jié)果表明:在較短的礦化時(shí)間內(nèi),合成的ss/hap為直徑約20nm的復(fù)合顆粒;隨著礦化時(shí)間的延長(zhǎng),這些復(fù)合顆粒能夠沿軸方向組裝并融合成類牙釉結(jié)構(gòu)的較大晶體.文章討論了其可能的組裝機(jī)制.

為了探討絲素蛋白/羥基磷灰石(sf/ha)復(fù)合多孔支架材料的制備及其用于骨缺損的修復(fù),采用超聲波凝膠干燥法制備了sf/ha復(fù)合材料;以脫膠繭絲為增強(qiáng)材料,水溶性淀粉為制孔劑,通過(guò)去離子水萃取法除去淀粉,制備了sf/ha多孔復(fù)合材料。對(duì)其孔隙率及抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試,并將其植入兔股骨缺損處觀察修復(fù)的情況。sf/ha多孔復(fù)合材料的孔隙率接近75%,孔徑尺寸分布約從幾微米到400μm,并且孔隙之間相互貫通,其抗壓強(qiáng)度可達(dá)10mpa以上,植入兔股骨缺損處未見引起骨組織明顯的炎癥反應(yīng)及骨壞死,術(shù)后12周發(fā)現(xiàn)基本修復(fù)骨缺損部位,而空白對(duì)照組沒有骨生成。sf/ha多孔復(fù)合材料可以滿足骨組織工程支架的基本要求,用于骨缺損的修復(fù)。

目的探討一種新型的代骨材料--羥基磷灰石涂層的鈦合金材料的生物相容性。方法制備羥基磷灰石涂層鈦合金材料浸提液后,采用細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)以觀察實(shí)驗(yàn)樣品浸提液對(duì)l929小鼠成纖維細(xì)胞的毒性反應(yīng);通過(guò)對(duì)小鼠尾靜脈及腹腔注射試驗(yàn)樣品浸提液后,觀察其對(duì)小鼠的急性全身毒性反應(yīng);ames實(shí)驗(yàn)及遲發(fā)型超敏反應(yīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)其遺傳毒性及致敏性進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。結(jié)果羥基磷灰石涂層鈦合金材料浸提液對(duì)l929小鼠成纖維細(xì)胞的相對(duì)增殖率(rgr)為96.9%,細(xì)胞毒性反應(yīng)為1級(jí),無(wú)細(xì)胞毒性反應(yīng);對(duì)小鼠亦無(wú)明顯的急性全身毒性作用,實(shí)驗(yàn)樣品組與陰性對(duì)照組動(dòng)物體質(zhì)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p>0.05);遺傳毒性ames實(shí)驗(yàn)表明,在活化與非活化條件下,該材料浸提液對(duì)鼠傷寒沙門氏菌株的回變菌落數(shù)與對(duì)照組比均未增加2倍,對(duì)該菌株無(wú)誘變性;遲發(fā)型超敏反應(yīng)實(shí)驗(yàn)顯示,該材料浸提液無(wú)潛在的皮膚接觸致敏性。結(jié)論羥基磷灰石涂層的鈦合金材料具有良好的生物相容性。

尋找理想的骨修復(fù)材料一直是骨科材料領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。自然骨是由納米羥基磷灰石和膠原構(gòu)成的納米復(fù)合材料。源于仿天然硬組織構(gòu)想的納米磷灰石-有機(jī)高分子復(fù)合材料是把高韌性的高分子基質(zhì)與高剛性的納米無(wú)機(jī)磷灰石晶體巧妙結(jié)合,使其最大程度地實(shí)現(xiàn)兩種成分的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和協(xié)同優(yōu)化,賦予仿生納米復(fù)合材料高強(qiáng)韌的力學(xué)性能。與組成同樣重要的是結(jié)構(gòu)因素,這種材料包括不同尺寸的架構(gòu)組織和可控取向。納米羥基磷灰石/高分子復(fù)合材料已成為骨組織修復(fù)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向。本文綜述了近些年用于人體骨組織修復(fù)材料的納米羥基磷灰石/天然(或非天然)高分子材料的制備技術(shù)、性能等方面研究進(jìn)展及現(xiàn)狀,并對(duì)其發(fā)展提出了展望。

了解絲素蛋白(silkfibroin,sf)表面修飾的羥基磷灰石(hydroxyapatite,ha)修復(fù)骨缺損過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血液流變學(xué)和骨缺損修復(fù)區(qū)血流量的變化。選擇20只新西蘭白兔,制作15mm長(zhǎng)的橈骨節(jié)段性骨缺損模型,根據(jù)植入不同移植材料分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)組于動(dòng)物左側(cè)橈骨缺損區(qū)植入mscs復(fù)合sf表面修飾的ha培養(yǎng)制備的組織工程骨,對(duì)照組植入mscs復(fù)合ha培養(yǎng)制備的組織工程骨,觀察各組動(dòng)物術(shù)后7、14d血液流變學(xué)和術(shù)后14d骨缺損修復(fù)區(qū)血流量的變化。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較,血液流變學(xué)指標(biāo)和骨缺損修復(fù)區(qū)血流量差異顯著,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物全身血液粘度降低,骨缺損修復(fù)區(qū)的局部血流量增加。sf表面修飾對(duì)以ha為支架材料組織工程骨的修復(fù)作用有明顯優(yōu)化作用。

以ca(oh)2和h3po4為反應(yīng)物,通過(guò)溶膠-凝膠法制備了羥基磷灰石(ha)粉體；用機(jī)械混合法制備了304l不銹鋼包覆ha粉體；用熱壓技術(shù)制備了純ha陶瓷材料及ha／304l不銹鋼復(fù)合材料．1050℃熱壓燒結(jié)后的ha／25vol．％304l復(fù)合材料的斷裂韌性為2．92mpa·m1/2,優(yōu)于純ha材料(斷裂韌性為0．98mpa·m1/2)．顯微組織的觀察表明,304l不銹鋼在材料中呈網(wǎng)狀分布．網(wǎng)狀分布的金屬相能夠通過(guò)橋接機(jī)制對(duì)ha基體中的裂紋擴(kuò)展起到很好的阻礙作用．

根據(jù)天然骨的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制備了羥基磷灰石仿骨材料,研究了材料的微觀結(jié)構(gòu)及性能隨燒結(jié)條件的變化。結(jié)果表明:材料具有類似天然骨的梯度結(jié)構(gòu);燒結(jié)溫度和時(shí)間影響了材料的孔隙率及晶粒度等性能,使材料強(qiáng)度發(fā)生變化

通過(guò)仿骨材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用羥基磷灰石粉末為原料,添加一定量的生物玻璃粘結(jié)劑和檸檬酸造孔劑,模壓成型,1050℃燒結(jié),獲得了羥基磷灰石仿骨材料。微觀形貌觀察表明:材料外層較致密,含有微孔;內(nèi)層多孔疏松,含有少量微孔和大量孔徑為300μm～500μm的球形氣孔,孔隙間相互貫通。材料的孔隙大小和分布呈梯度變化,與天然骨的結(jié)構(gòu)基本一致

使用水基羥基磷灰石(ha,ca_5(po_4)_3oh)漿料,用冰模板法制備定向?qū)訝疃嗫議a陶瓷,研究了漿料中ha陶瓷顆粒含量和冷端溫度的影響。結(jié)果表明:隨著漿料中ha陶瓷顆粒含量的提高,漿料的粘度值增大,層狀多孔結(jié)構(gòu)的層厚度相應(yīng)增加,孔道層間距減小甚至消失,多孔材料的抗壓強(qiáng)度從1.4mpa提高到5.7mpa,孔隙率從76.2%降低到44.2%。降低冷端溫度使片層狀結(jié)構(gòu)的層間距從大約20μm減小到3-5μm,陶瓷層厚度從23μm增大到15-20μm。

目的比較復(fù)合不同劑量血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vegf)的納米羥基磷灰石/膠原蛋白復(fù)合骨(nhac)修復(fù)骨缺損的效果。方法將納米羥基磷灰石粉末和膠原蛋白粉末按8∶2的比例混合制備nhac人工骨,再將混合粉末與含10ng、100ng、300ngvegf的蒸餾水按1∶1.8的質(zhì)量比調(diào)和制備nhac/vegf人工骨。建立大鼠雙側(cè)橈骨0.5cm缺損動(dòng)物模型30只,按隨機(jī)原則分為5組。以nhac/10ngvegf、nhac/100ngvegf、nhac/300ngvegf人工骨植入骨缺損處進(jìn)行修復(fù)作為實(shí)驗(yàn)組,以nhac人工骨植入組及空白組作為對(duì)照組。術(shù)后2、4、8周各組行組織學(xué)及免疫組織化學(xué)檢查,觀察材料早期血管化及成骨情況。結(jié)果各時(shí)間點(diǎn)組織學(xué)評(píng)分以及血管計(jì)數(shù)均為nhac/300ngvegf人工骨組最高,于其他各組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各實(shí)驗(yàn)組血管數(shù)量在4周時(shí)達(dá)到高峰,而nhac組血管數(shù)量在8周時(shí)最多。結(jié)論血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子能明顯促進(jìn)nhac早期血管化及新骨形成,比單純應(yīng)用nhac能更好的修復(fù)骨缺損,并且隨著vegf劑量的增加,新生血管數(shù)量和新骨形成量均相應(yīng)增加。

天然骨除了含有羥基磷灰石無(wú)機(jī)成分外,還有膠原、糖蛋白等少量的有機(jī)成分,這種混雜結(jié)構(gòu)使骨具有獨(dú)特性能。因此模擬天然骨的形成機(jī)制,采用仿生的方法制備羥基磷灰石/膠原類骨材料以再生骨的生物學(xué)和力學(xué)性能勢(shì)在必行。本文就制備羥基磷灰石/膠原類骨仿生復(fù)合材料的方法及體外模擬天然骨生物礦化和材料自組裝的形成機(jī)制進(jìn)行了綜述。

為研究燒結(jié)溫度對(duì)羥基磷灰石靶的影響規(guī)律,把純度為99%的羥基磷灰石粉末壓制成圓盤形的靶后,在氬氣中分別在600℃、700℃和800℃高溫下進(jìn)行燒結(jié)。用x射線衍射儀和x射線光電子能譜儀對(duì)未燒結(jié)和在不同溫度下燒結(jié)的羥基磷灰石靶進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明;燒結(jié)溫度對(duì)羥基磷灰石靶的結(jié)晶度和組成元素沒有顯著影響。但是隨著燒結(jié)溫度的升高,羥基磷灰石靶的平均粒徑和鈣磷比值都增大.800℃高溫?zé)Y(jié)的羥基磷灰石靶具有更好的生物相容性、生物活性和穩(wěn)定性。

本文報(bào)告一例羥基磷灰石燒結(jié)涂層陶瓷人工骨修復(fù)下凳骨半側(cè)截除(保留髁狀突)術(shù)后骨質(zhì)缺損,術(shù)后29個(gè)月,因腫瘤復(fù)發(fā)惡變,而將人工骨取出,標(biāo)本經(jīng)不脫鈣完整切片后,行組織學(xué)觀察,發(fā)現(xiàn)人工骨為薄層為纖維組織包裹,無(wú)炎細(xì)胞、巨噬細(xì)胞聚集,人工骨-頜骨界面為纖維骨性結(jié)合;作者結(jié)合本例,對(duì)羥基磷灰石的骨引導(dǎo)性及影響罪面結(jié)合的各種因素進(jìn)行了討論。