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模拟体液中生物大分子对类骨磷灰石矿化的影响
为考察体内生物大分子对羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)基底表面矿化物形成的影响,将牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)和硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)大分子分别浸入模拟体液(SBF)中制备成2种矿化介质,再将HA浸入上述矿化介质中3d观察类骨磷灰石形成过程.结果 发现HA基底表面均沉积有Na+和CO2-3取代的类骨磷灰石(Ca3.78Na0.02)(Ca5.22Na0.48)(CO3)1.5(OH).BSA在2SBF中的存在促进了类骨磷灰石晶体在基材表面沉积,有利于其沿(300)晶面择优取向生长.CS对类骨磷灰石晶体的生长呈阻碍作用,获得的晶粒尺寸较小.模拟体液中BSA和CS大分子对类骨磷灰石晶体生长和形貌等均有一定的作用.
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聚磷酸钙多孔材料在模拟体液中的降解规律初探
从组织工程材料学角度研究和开发可控生物降解材料是生物材料科学和工程的主要任务之一.通过体外模拟实验,揭示影响材料降解的各种因素,对实现材料可控降解将具有重大意义.本文对不同晶型的聚磷酸钙多孔支架材料,对比其在模拟体液和三羟甲基氨基甲烷缓冲液中的降解规律,结果表明体液中无机成分对聚磷酸钙支架材料的降解特性有明显影响,在模拟体液中进行聚磷酸钙的模拟降解更接近体内环境,因而更有利于揭示聚磷酸钙的体内降解规律,此结果为实现聚磷酸钙的可控降解提供有用的参考.
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纳米羟基磷灰石/硫酸钙人工骨在模拟体液浸泡环境下的行为研究
目的 将纳米羟基磷灰石与半水硫酸钙组合构建一种可注射的人工骨材料,研究其在模拟体液环境中的降解与物质变化,并探讨该变化与材料成骨活性的关系.方法 采用模拟人体体液SBF9#浸泡两种晶体物质和不同成分组合的复合材料样品,测定失重率、钙磷元素释放速率,并对材料表面形态和晶体变化作扫描电镜观察和XRD分析.结果 纯羟基磷灰石在早期快速失重后保持稳定,其余材料均稳定降解,复合材料的HA含量越高,降解速率越快.纳米羟基磷灰石组的溶液Ca浓度始终较低;各组均有P元素释出,但随时间减少.XRD分析发现复合材料浸泡中CS峰下降,HA峰强度增高.扫描电镜观察到浸泡后复合材料表面呈现新的晶体形态.结论 CSD与HA在SBF环境下可能出现表面Ca、P的释放-吸附动态过程,材料的降解速度主要取决于CSD,可通过调节成分配比而加以控制.
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模拟体液中316L不锈钢和Co-Cr合金生物材料腐蚀行为研究
采用电化学方法和电子探针表面测试技术,研究了316L不锈钢和Co-Cr合金生物材料在模拟体液的腐蚀行为,并考察了pH变化的影响.结果表明,Co-Cr合金环状伏安扫描曲线无滞后现象,表现出较好的耐蚀性能.316L不锈钢则出现明显的滞后环,有较大的局部腐蚀敏感性.pH降低,浸泡试样腐蚀率增大.电子探针表面分析结果,由于闭塞电池效应,不锈钢试样的缝隙区发生Fe、Cr和Ni元素的阳极活化溶解,而引起缝隙腐蚀.
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可降解生物材料聚乳酸-羟基乙酸仿生矿化的实验研究
目的:通过对聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly lactide-co-glycolide,PLGA)的仿生矿化,表面改性,以提高其细胞粘附性;探讨影响仿生矿化的因素和条件,为进一步制备组织工程化人工骨提供依据和实验基础.方法:PLGA膜经碱性溶液水解处理后,应用高温显微镜测量材料表面润湿角的变化;碱处理后的PLGA膜和三维多孔PLGA分别在模拟体液(Simulated Body Fluid,SBF)中矿化14d,在1.5倍SBF中矿化9d,应用扫描电镜进行矿化物形貌观察,X射线能谱分析钙磷比值,X射线衍射仪和傅立叶转换红外光谱仪行矿化物物相分析.结果:PLGA经碱性溶液水解处理后表面亲水性明显增强,在SBF及1.5倍SBF中矿化后表面可以形成明显的矿化物;矿化物的形态与矿化液的浓度有关;矿化物主要成分为羟基磷灰石(HA),含有碳酸根成分,钙磷比为1.53,类似于人骨无机质.结论:PLGA仿生矿化是制备结构及性质类似骨基质人工骨的可行方法.
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模拟体液流速对多孔磷酸钙陶瓷表面类骨磷灰石形成的影响
目的通过对多孔磷酸钙陶瓷在动态和静态模拟体液(simulated body fluid, SBF)中类骨磷灰石形成的比较研究,探索磷酸钙陶瓷表面类骨磷灰石形成的影响因素,从而为理解体内诱导成骨的机理提供依据.方法将多孔磷酸钙陶瓷分别浸泡在静止、等于和大于骨骼肌组织内体液正常生理流率(2 ml/min)的SBF 14 d后,样品表面形貌由扫描电子显微镜(SEM)观察,浸泡后表面形成物的化学组成由红外光谱检测.结果 SBF在生理流率下,材料仅在多孔陶瓷孔隙内部形成类骨磷灰石;静态(0 ml/min)情况下,表面有类骨磷灰石形成,高于生理流率(10 ml/min)时,表面和断面均无类骨磷灰石形成;增加SBF中的Ca2+、HPO42-的浓度,则在孔隙内部有类骨磷灰石形成.结论比起通常使用的静态浸泡实验,SBF以生理流率流动的动态体外实验能够更好地模拟类骨磷灰石生长的体内环境,为进一步研究提供了宝贵的数据.
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丹酚酸B在模拟消化道体液中的稳定性研究
[目的]通过体外模拟人体胃肠道pH环境,考察丹酚酸B的稳定性.[方法]以碳酸氢钠、盐酸调节模拟体液pH值,采用高效液相色谱法,以乙腈-1%醋酸(23:77)为流动相,于288 nm检测丹酚酸B的含量变化.[结果]丹酚酸B在空腹胃液中0.5 h含量降低1.5%,4 h降低11.2%;在进食胃液中0～6 h含量无变化;在小肠液中3 h含量降低3.9%,6 h降低6.7%;在大肠液中4 h含量降低40.6%.[结论]丹酚酸B在模拟小肠液中稳定,在模拟胃液和大肠液中不稳定.
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Ti-6Al-7Nb喷砂酸蚀处理后对大鼠成骨细胞的影响
目的：研究纯钛（Ti）、Ti-6Al-7Nb表面经喷砂酸蚀（SLA）处理后大鼠成骨细胞的生物相容性。方法实验分为Ti机械打磨组（S1组）、Ti喷砂酸蚀组（SLA1组）、Ti-6Al-7Nb机械打磨组（S2组）以及Ti-6Al-7Nb喷砂酸蚀组（SLA2组）。用显微镜观察4组样品的表面形貌，使用接触角测量仪分析SLA1、SLA2组样品表面亲水性，并将2组样品放入模拟体液（SBF）中，7、14、21 d后分别用扫描电镜（SEM）、X线衍射仪（XRD）观察样品表面沉积物的形貌、物相，将从大鼠颅盖骨中提取的成骨细胞接种于4组样品上，用倒置显微镜观察大鼠成骨细胞形态，用MTT比色法测量大鼠成骨细胞增殖情况。结果显微镜下SLA1、SLA2组较S1、S2组样品表面拥有更多孔洞，接触角测量仪分析得出SLA1、SLA2组样品表面为亲水性结构，且SLA2组接触角小于SLA1组；SEM显示在14 d时SLA2组样品表面先观察到覆盖的羟基磷灰石涂层，21 d时2组样品表面都观察到羟基磷灰石涂层。MTT实验结果经统计学分析得出成骨细胞在SLA1、SLA2组样品表面增殖能力强于S1、S2组，且在SLA2组样品表面的增殖能力强于SLA1组（P<0.05）。结论喷砂酸蚀处理的Ti-6Al-7Nb拥有良好的生物相容性，有利于促进种植体与骨组织的结合。
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静电纺丝聚膦腈/明胶复合纤维支架的生物矿化行为
背景:虽然静电纺丝高分子纤维的生物矿化研究文章已不少见,但国内外尚无关于静电纺丝聚膦腈及其与明胶复合纤维的生物矿化研究报道.目的:考察聚膦腈/明胶复合纤维支架作为骨组织工程支架的可行性.方法:静电纺丝法构建生物可降解聚膦腈/明胶复合纤维支架,采用5 倍模拟体液,并结合扫描电镜、X 射线能谱、X 射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱等手段,观察其生物矿化行为.结果与结论:与纯明胶的纤维膜相比,聚(丙氨酸乙酯-甘氨酸乙酯)膦腈(PAGP)和明胶混合溶液静电纺丝得到的复合纤维膜,经交联处理后仍能够保持良好的纤维形貌和多孔结构.在采用CO2 平衡的改进5 倍模拟体液中,纯PAGP和PAGP/明胶纤维表面沉积的矿物质都经历了片状二水合磷酸一氢钙前驱体的生成及其向羟基磷灰石转化的过程,但后者由于明胶成分的存在,整个过程发生发展的速度要明显快于前者.而对于纯明胶纤维,其在改进5 倍模拟体液中浸泡24 h 后,所生成矿物质仍主要为羟基磷灰石的前驱体二水合磷酸一氢钙.说明复合纤维中,疏水性PAGP的引入不仅有利于纤维形貌的保持,还能抑制明胶的溶出,使PAGP /明胶复合纤维的矿化性能明显改善.
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三种羧甲基壳聚糖防粘连膜的降解及其生物相容性
背景:羧甲基壳聚糖膜降解快,降解率不容易测量,体外模拟与动物实验的相关性尚存在较大问题.目的:找出适合体内降解的体外模型,并通过体内实验观察3种羧甲基壳聚糖膜的生物降解性与生物相容性.设计、时间及地点:对比观察实验,于2007-09/2008-08在中国药晶生物制品检定所医疗器械检测中心完成.材料:1号样品:纯的羧甲基壳聚糖膜;2号样品:羧甲基壳聚糖∶纤维索∶聚乙烯醇=80∶10∶10∶3号样品;羧甲基壳聚糖∶纤维素∶聚乙烯醇=90∶5∶5,所有防粘连膜均采用水流延成型的方法制备.方法:体外模拟:采用模拟体液和溶菌酶磷酸盐缓冲溶液作为降解介质;分别将3种膜样品定量后,浸泡于上述两种模拟介质中(质量∶体积＜1∶30).定期取样,计算膜的降解百分率,体内试验:①取SD大鼠15只,背部皮下植入3种样品,样品间隔为1cm以上,分别于7,15,33d大体观察样品降解情况.②30只SD大鼠随机分为3组,每组10只.将样品放置进聚甲基丙烯酸甲酯管子中植入各组大鼠背部皮下,分别于7,15,22.33,77d处死,每个时间点2只,从背部取出管子,计算降解率.③24只SD大鼠随机分为3组,每组8只.皮下埋植3种样品,分别于7,15,30,100 d处死,每个时间点2只,取埋植点组织,苏木精-伊红染色观察组织病理变化.主要观察指标:①通过大体观察和质量损失率进行降解性能的研究.②观察植入后的组织病理情况.结果:①两种体外降解模型都可以在一定程度上反映羧甲基壳聚糖膜的降解,酶解较模拟体液降解速度快,模型较为符合体内降解的真实情况.②添加少量纤维豪和聚乙烯醇的羧甲基壳聚糖膜并不能很好地改善其降解性,但可以稍微改善降解后膜的完整性.③羧甲基壳聚糖由于降解快,会产生大量吞噬细胞和纤维细胞,导致出现一定的炎症;添加纤维索和聚乙烯醇的膜不仅不能够减小炎症,而且会延长愈合期,尤其是2号样品,炎症稍重.结论:①利用溶菌酶模拟体内降解效果更好,有利于提高检测效率.②纯羧甲基壳聚糖防粘连膜炎性周期短,愈合快.
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三种新型亚稳β钛合金在人工模拟体液中的腐蚀行为
目的:评估所设计的3种合金在人造生理环境中的耐腐蚀性能.方法:实验于2006-06在河北工业大学生物实验室完成.观察3种基于d-电子合金设计方法设计的具有较低弹性模量的新型亚稳β钛合金Ti35Nb10Zr、Ti35Nb8Zr2Mo、Ti20Nb15Zr10Mo和对比合金Ti6AI4V在Hank's人工模拟体液中的电化学行为,分析合金铸锭的自腐蚀电位Ecorr随时间变化的关系曲线及阳极极化曲线.结果:①在浸入Hank's人工模拟体液40 min后,所设计的Ti35Nb10Zr合金具有低的自腐蚀电位值,为-252 mV,Ti35Nb8Zr2Mo、Ti20Nb15Zr10Mo的自腐蚀电位值则较高,分别为-217 mV和-165 mV.而对比合金Ti6AI4V则具有高的自腐蚀电位值,为-98 mV.②从阳极极化曲线得到的自腐蚀电流密度(腐蚀速率)Icorr值来看,Ti35Nb8Zr2Mo具有大的Icorr值,为14.84 mA/m2,其次分别为Ti20Nb15Zr10Mo(6.03 mA/m2)和Ti35Nb10Zr(1.38 mA/m2).而Ti6AI4V则具有小的Icorr值,为0.70 mA/m2.③从腐蚀前的合金铸锭及Ti6AI4V(锻态)的扫描电镜照片看,所设计的3种合金铸锭表面均较锻态Ti6AI4V粗糙.结论:Mo含量的多少对于合金的耐腐蚀倾向大小具有一定作用.动电位极化曲线以及用于耐腐蚀实验的合金试样腐蚀前的扫描电镜照片表明影响合金耐蚀性的因素除化学成分外,合金的表面状况(粗糙度不同)可能也起到了重要作用.
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医用Mg-Zn-Gd合金微观结构与腐蚀产物分析
背景:镁合金作为金属内固定材料,具有可降解的独特优势,且弹性模量与密质骨相近,可避免"应力遮挡"效应,但对于骨折内固定材料,生物活性代表着在体内与骨的键合能力,对其研究具有重要意义.目的:观察Mg-Zn-Gd合金的微观结构以及在模拟体液中腐蚀产物的形貌和微区分析.方法:利用熔铸合金化法制备Mg-Zn-Gd合金,扫描电子显微镜观察合金的微观组织形貌,能谱仪对微区成分和析出相进行分析.结果与结论:Mg-Zn-Gd铸态合金由含有Gd和Zn元素的过饱和α-Mg固溶体和共晶组织组成,共晶组织为羽毛状、椭圆状、鱼骨状及沿晶界分布的条状物,共晶组织主要成分为Mg、Zn和Gd;将Mg-Zn-Gd合金在Hank's溶液中浸泡72 h后,表面沉积含有O,Mg,Ca,P元素的膜层,经XRD衍射分析,表面膜层中含有Mg(OH)2相,该相促进含Ca盐的沉积,初步证明了镁合金具有良好的生物活性.
关键词： 生物材料 材料相容性 Mg-Zn-Gd镁合金 模拟体液 腐蚀产物 -
浓缩生长因子在体外模拟体液及模拟唾液中的降解速率
背景:可吸收生物材料在组织工程应用中的降解速率至关重要,不同因素均影响降解速率.目的:比较膜状与块状浓缩生长因子在模拟体液及模拟唾液中的降解特性.方法:抽取15名健康志愿者静脉血,将每名志愿者血液样本平均分为4等份,其中2份制作块状浓缩生长因子,分别记为A组、B组;另2份制作膜状浓缩生长因子,分别记为C组、D组.将A组、C组样本浸没于模拟体液中,B组、D组样本浸没于模拟唾液中,观察样本完全降解时间,计算每日平均降解速率比.结果与结论:①A-D组平均完全降解时间分别为(14.0±0.7),(9.7±0.9),(9.9±1.2),(7.2±0.7) d;②在相同模拟液中不同性状浓缩生长因子的每日平均降解速率比,A组显著低于C组(P < 0.05),B组显著低于D组(P < 0.05);相同性状浓缩生长因子在不同模拟液中的每日平均降解速率比,A组显著低于B组(P < 0.05), C组显著低于D组(P < 0.05);③结果表明,在相同降解环境中,膜状浓缩生长因子的降解速率高于块状浓缩生长因子;在相同性状下,浓缩生长因子在模拟唾液中的降解速率高于在模拟体液中的降解速率.
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釉基质蛋白对双重酸蚀后纯钛表面磷灰石生成的影响
背景：为提高钛种植体植入后的生物活性，常采用各种表面改性技术。目的：研究釉基质蛋白对双重热酸蚀纯钛表面仿生矿化沉积磷灰石层的影响。方法：提取猪未萌恒牙胚表面的釉基质蛋白并进行验证，纯钛片经抛光清洗后进行双重热酸蚀处理，然后放入含不同浓度釉基质蛋白的饱和矿化液中矿化7 d，对照组为不含釉基质蛋白的钙磷过饱和液。扫描电镜观察试件表面形貌，X射线能谱及X射线衍射分析涂层的元素成分及晶相结构。结果与结论：经双重酸蚀处理后的钛片表面形成规则凹坑状的粗糙表面，经过7d的矿化实验后，不添加釉基质蛋白的对照组试件上未见明显矿化涂层的形成。加入釉基质蛋白的实验组试件表面可形成矿化涂层，且随釉基质蛋白浓度的增加，矿化涂层的量及形态发生改变。能谱分析结果显示：矿化涂层中的主要元素为钙、磷、碳和氧，钙磷摩尔比在1.32-1.41之间。X射线衍射结果显示纯钛试件表面的沉积物为碳羟基磷灰石。提示釉基质蛋白可以促进双重酸蚀处理后的纯钛表面更快地生成磷灰石涂层。釉基质蛋白对纯钛表面磷灰石涂层的影响呈浓度相关性。
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HAF/YSZ梯度复合涂层的制备及结构和性能
背景:在钛合金基体表面制备涂层的方法多为等离子喷涂法、溶胶-凝胶法、离子束溅射法等,所制备的涂层性能不稳定、成分单一,且涂层物相组成较难控制.目的:采用射频磁控溅射技术在Ti6Al4V 基体上制备含氟羟基磷灰石梯度复合涂层HAF/YSZ.方法:在Ti6Al4V 基体上以射频磁控溅射技术制备含氟羟基磷灰石梯度复合涂层HAF/YSZ,利用X射线光电子能谱、扫描电镜等对涂层的成分分布、形貌、界面结合进行表征.通过模拟体液实验分析和评价HAF/YSZ 涂层、HAF1.2 涂层及羟基磷灰石涂层的生物性能.结果与结论:所制备的HAF/YSZ 梯度涂层表面粗糙,呈多孔岛状结构,有利于新生骨组织生长;涂层与基体结合紧密,各层间相互扩散,整体一致性较好;经模拟体液浸泡后,涂层表面有新生物质沉积,表现出较好的生物活性及稳定性,且梯度复合涂层较氟含量单一的氟羟基磷灰石涂层具有更好的抗体液溶解能力及稳定性.
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自制羟基磷灰石模拟体液中实验研究
目的:通过模拟体液实验研究观察自制羟基磷灰石的生物相容性.方法:选择接近人体环境的溶液,观察羟基磷灰石的表面变化、离子浓度、pH值变化情况.结论:自制羟基磷灰石具有很好的生物相容性.
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釉基质蛋白对化学处理钛表面磷灰石生成的影响
目的:研究釉基质蛋白对双重热酸蚀及碱热处理纯钛表面仿生矿化沉积磷灰石层的影响.方法:提取猪未萌恒牙胚表面EMPs,用SDS-PAGE电泳进行验证.纯钛片经抛光清洗,分别进行双重热酸蚀和碱热处理,放入含EMPs(150 μg/mL)的改良模拟体液(m-SBF)中浸泡7d,对照组为不含EMPs的m-SBF.扫描电镜观察试件表面形貌,X射线能谱,X射线衍射及傅里叶红外光谱等分析其元素成分及晶相结构.结果:酸蚀组经仿生矿化.对照组试件表面无沉积物生成,实验组加入EMPs,钛片表面有一定量的沉积物生成,能谱分析显示主要由Ca、P、O和C等元素组成.碱热处理组经仿生矿化,对照组与实验组试件表面均有沉积层形成,但后者有较多直径约为300～600nm的孔隙生成,元素组成主要为Ca、P、O和C,X射线衍射及傅里叶红外光谱分析显示沉积物为碳羟基磷灰石.结论:碱热处理纯钛表面有利于磷灰石层的形成,加入EMPs能促进磷灰石层的形成并改变其形貌.
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表面形貌及碱热处理对纯钛表面在DMEM培养液中诱导磷灰石沉积的影响
目的检测表面形貌及碱热处理钛植入表面对钛表面在细胞培养液中诱导生成磷灰石的能力.方法纯钛片打磨至600目,进行以下处理:(1)单纯光滑钛片;(2)钛片粗化处理,采用喷砂+酸蚀法;(3)光滑钛片+碱热处理;(4)粗化钛片+碱热处理.以上4种表面之钛片分别浸入DMEM细胞培养液中,分别于第1、2、3周取出一组钛片,扫描电镜观察表面形貌,EDX分析表面元素组成比例.对第3周时的钛片用X射线衍射仪分析表面组分.结果第1周末时,在碱热处理形成的网孔中可见磷灰石形核形成.粗化表面+碱热处理组形核为纳米级的针状结晶物,随时间增长,形核逐渐长大成密集球状物,进而形成由球状体组成的面状沉积体;光滑+碱热处理组表面为颗粒状形核.对经碱热处理试样的XRD分析表明,表面沉积物主要为羟基磷灰石.结论在细胞培养液中浸泡后,经碱热处理的钛表面显示了明显的诱导磷灰石沉积能力.表面沉积物成分为羟基磷灰石,粗化+碱热处理表面沉积的磷灰石为纳米级针状结构.
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PCR法快速检定模拟体液中致病真菌的研究
研究表明,念珠菌已成为所有真菌感染菌种的第1位(78.3%)致病菌,隐球菌为第2位(7.3%),曲霉为第3位(1.3%)[1].另据统计,侵袭性曲霉病患者从被检测出到死亡普遍少于14 d[2],因此迫切要求我们不仅要早期、快速诊断深部真菌病,还要在短的时间里将致病菌鉴定到种,以选择敏感有效的药物进行治疗.
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碱热处理联合紫外光照后钛体外活性的研究
目的 研究碱热处理加紫外光照后钛的微观结构变化及在模拟体液中诱导羟基磷灰石沉积的能力.方法 将纯钛分组处理:SLA组:喷砂酸蚀;AAH组:SLA组加碱热处理;UV组:AAH组加紫外线辐照处理.测试各组理化性质,对其进行模拟体液浸泡实验.采用扫描电镜及X射线衍射仪观察分析沉积物.结果 碱热处理加紫外光照的钛具有多级孔洞的微观粗糙结构,同时引入钙、钠元素,并有佳的表面润湿性;模拟体液浸泡后,试样表面矿化物质量多,沉积速度快,X射线衍射仪分析沉积物为羟基磷灰石.结论 碱热处理加紫外光照后纯钛种植体具有良好的体外生物活性.
