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镁基金属作为医用植入材料的研究概况
镁基金属材料具有良好的力学性能、机械性能和生物相容性等特点,是一种具有吸引力的可降解生物材料,在硬组织植入材料领域展现出良好的应用前景.但其在降解过程中存在降解速度过快,并伴随强度下降等问题,从而抑制了其在许多生物医学领域中的应用.本文对今年来有关报道进行分析和归纳,对镁基骨植入材料的性质及研究新进展进行了总结.
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硅酸镁纳米空心球的制备及对蛋白质负载和释放性能的研究
目的 空心结构的硅酸镁纳米材料因其较大的比表面积和丰富的介孔结构在生物医学领域逐渐受到重视.本文采用模板法制备硅酸镁纳米空心球,并分析其生物相容性、降解性能及对蛋白质的负载和释放性能,以研究其在蛋白质药物递送方面的潜在应用.方法 以纳米二氧化硅为模板,采用牺牲模板法制备了硅酸镁纳米空心球.采用透射电镜、扫描电镜、动态光散射粒度仪、X射线衍射仪等对制备材料的形貌和结构进行了详细表征.采用CCK-8实验检测制备材料的细胞毒性.此外,通过紫外-可见光谱仪分析了制备材料对蛋白质的吸附和释放行为,并分别采用Langmuir,Freundlich和Temkin三种等温吸附模型对蛋白质的具体吸附行为进行了详细分析.结果 理化性质表征显示制备材料形貌规整,大小较为均一,比表面积较大(412.35 m2/g).细胞实验中,当硅酸镁纳米空心球在250μg/mL的高浓度条件下,细胞存活率也在90％左右.降解实验表明,制备材料在酸性条件下能达到约80％降解.蛋白质负载与释放实验中,当蛋白质浓度为3.2 mg/mL时,负载量达到225 mg/g;负载的蛋白质在中性和酸性条件下均可以释放出来,尤其在酸性条件下累计释放量更多.吸附模型分析结果表明,蛋白质的吸附符合Freundlich等温线模型.结论 硅酸镁纳米空心球具有良好的生物相容性和降解性能,并且对蛋白质具有很好的负载和pH响应的释放行为,作为载体在生物医学领域如蛋白质等生物分子的递送方面具有广阔的应用前景.
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组织工程肌腱研究进展
肌腱组织工程是组织工程中开展较早的研究领域之一[1].经过几十年有关肌腱替代物以及十余年肌腱组织工程的研究,取得了一些突破性进展.但由于肌腱解剖结构和功能要求的特殊性,特别是常见的人体手部肌腱损伤的修复,至今仍是临床工作和组织工程研究的难点之一.主要存在以下几个方面的问题:肌腱组织工程种子细胞的来源;同种异体肌腱细胞的免疫学反应;特殊力学强度和降解性能支架材料的制备和筛选;细胞与支架材料之间相互作用关系及细胞-材料复合体与周围组织相互关系的问题等等.现对上述问题的研究进展作一综述.
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内植物的材料学(上)
介绍:用于矫形外科植入物的生物材料必须具有生物相容性,即在体内不引起局部或全身的不良反应.要有很好的抗侵蚀和抗化学降解性能,具有足够的机械强度以承载从骨骼传递来的较强的力;在关节置换中作为负重关节面的材料必须能够承受数千万次的循环使用;另外必须能在相对较低的成本下制造高质量的产品.
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电纺纳米纤维可降解输尿管支架肌肉埋植的降解性能
背景:作者前期研究了电纺纳米纤维聚乳酸-羟基乙酸共聚物可降解输尿管支架材料的体外降解性能,发现80/20 聚乳酸-羟基乙酸共聚物电纺纳米纤维材料在尿液中的降解时间可以满足临床需要.目的:观察80/20 聚乳酸-羟基乙酸共聚物电纺纳米纤维输尿管支架的肌肉埋植降解性能.方法:采用静电纺丝法制备80/20 聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维输尿管支架,观察其在家兔脊柱旁肌肉中的降解情况.结果与结论:成功制备了电纺纳米纤维输尿管支架,扫描电镜见微观形貌良好.80/20 的聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维输尿管支架在体内降解至10 周时,支架管降解至初始质量的60%左右,支架出现断裂和崩解,虽降解速度较体外降解稍慢,但其降解性能仍能够满足临床对可降解输尿管支架的需要.
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纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的性能测试
目的:测定纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的性能.方法:实验于2005-02/2006-08在兰州交通大学材料工程研究所实验室完成.基体材料采用荷兰普拉克生化公司生产的聚乳酸(Mr400 000).增强材料采用纳米羟基磷灰石(自制).聚乳酸在使用前进行纯化.纳米羟基磷灰石采用水热法合成.采用共混复合工艺制备不同纳米羟基磷灰石质量分数(0,0.05,0.10,0.15,0.20)的纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料,并对其力学性能(弯曲强度、弯曲模量、剪切强度)和降解性能(降解速率)进行测试.结果:①力学性能:复合材料的弯曲强度随着纳米羟基磷灰石体积分数的增加而增大,在羟基磷灰石微粒的质量分数为0.15(体积分数为0.064)时弯曲强度出现峰值(153.6 MPa),降解12周后复合材料弯曲强度仍有123.7 MPa.复合材料的弯曲模量随着纳米羟基磷灰石体积分数的增加而增大,有一定的弯曲模量(5.7 GPa),降解12周后复合材料弯曲模量为5.3 GPa.复合材料的剪切强度随着纳米羟基磷灰石体积分数的增大呈下降趋势.②降解性能:随着降解时间的延长,复合材料的降解速率变化不大.结论:纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料能满足松质骨的骨折内固定的力学性能要求.
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聚乳酸-羟基乙酸共聚物/硅酸钙三维多孔骨组织工程支架的构建与性能
背景：目前的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)支架材料存在降解产物呈酸性、力学性能低、孔隙率低、孔径小、孔隙之间的连通率不佳、支架的几何形状不易控制等缺陷。目的：构建具有三维连通多孔结构的PLGA/硅酸钙骨组织工程支架材料，测试其体外降解性能、力学性能及生物相容性。方法：先通过乳液溶剂挥发法制备PLGA/硅酸钙多孔复合微球，3D-Bioplotter制备PLGA三维多孔支架，然后采用低温融合技术将微球与支架结合，制备PLGA/硅酸钙复合多孔支架。检测PLGA/硅酸钙多孔复合微球与PLGA微球的组成成分、形貌及降解性能，检测PLGA三维多孔支架与PLGA/硅酸钙复合多孔支架的形貌、孔隙及压缩强度。分别采用PLGA/硅酸钙多孔复合微球与PLGA微球浸提液，含PLGA三维多孔支架与PLGA/硅酸钙复合多孔支架的培养液培养小鼠骨髓间充质干细胞，1，3，5 d后检测细胞增殖活性。结果与结论：①微球形貌及降解性能：硅酸钙组分的加入，有助于PLGA微球形成表面规则孔结构和内部空腔结构，以及提高PLGA微球降解的pH值；②支架结构：PLGA/硅酸钙复合多孔支架的纤维直径与支架孔径均小于PLGA三维多孔支架；③支架孔隙：PLGA/硅酸钙复合多孔支架的孔隙率与平均孔径均小于PLGA三维多孔支架；④支架力学性能：PLGA/硅酸钙复合多孔支架的压缩强度与压缩模量高于PLGA三维多孔支架(P<0.05)；⑤细胞相容性：骨髓间充质干细胞在两种微球浸提液和两种支架上的生长状况良好；⑥结果表明：PLGA/硅酸钙复合多孔支架具有良好的体外降解性能、力学性能及生物相容性。
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镁骨组织工程支架的打印制备及性能特征
背景:传统的镁支架制备方法包括铸造法、粉末冶金法和激光加工等,但制备的支架在孔隙连通性、结构复杂性、个性化等方面存在缺陷.因此,探索多孔镁支架可控制备的新方法具有重要研究意义.目的:采用3D打印技术制备多孔镁支架,并研究其性能.方法:利用气动挤出式3D打印系统,将高稳定性的浆料(由镁粉、2-羟乙基纤维素、聚乙二醇、三油酸甘油酯、氨水、去离子水、无水乙醇组成)挤出打印成形,再结合保护气氛下高温烧结,实现镁支架的可控制备.通过扫描电镜观察支架微观形貌,X射线衍射测定物相组成,排水法测定支架孔隙率,万能材料试验机测量支架的力学性能.将镁支架浸泡于生理盐水中30 d,定期检测支架降解速率及浸泡液pH值.结果与结论:①多孔镁支架由规则的圆柱状丝条堆积而成,丝径与孔隙均为(450±50)μm,微观结构中均匀分布微米级孔洞,形成二级孔隙,支架孔隙率为(65.0±2.5)％,抗压强度达(0.87±0.15)MPa,支架物相主要为镁;②随着浸泡时间的延长,多孔镁支架的降解不断进行,降解速率逐渐趋于平稳,平均降解速率为(10.0±0.2)mm/年;0-5d,随着浸泡时间的延长,浸泡液的pH值逐渐增大;5d后趋于平稳,pH值保持在10.5±0.2;③结果表明,3D打印技术为多孔镁支架的可控制备提供了新方法.
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戊二醛交联对壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素缓释材料性能的影响
背景：交联是骨组织工程材料改性的一种常用方法，但目前仍缺乏交联剂对载药人工骨材料性能影响的相关研究与报道。目的：研究戊二醛交联对壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素载药人工骨材料力学性能、降解性能及体外药物缓释行为的影响。方法：分别制备壳聚糖质量分数为10%，20%，30%的壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素载药人工骨材料与戊二醛交联壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素载药人工骨材料，检测各组材料的机械强度、吸水率、降解率及体外药物释放行为。结果与结论：壳聚糖含量为10%，20%，30%壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素的抗压强度分别为(10.16±1.17)，(28.40±0.64)，(23.28±1.30) MPa，经戊二醛交联后材料的抗压强度分别增大至(36.30±1.20)，(51.60±2.08)，(36.90±3.22) MPa。壳聚糖含量为10%，20%，30%壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素交联后的吸水率与降解率均低于交联前。在体外缓释的第1天，30%壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素的药物释放量为42.2%，材料经戊二醛交联处理后药物释放量降至33.6%，在随后的9 d，交联壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素的总释放量均低于壳聚糖/羟基磷灰石-庆大霉素。表明戊二醛交联赋予了材料更好的生物稳定性，减缓了材料降解速率，显著改善了药物突释现象。
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两种可吸收性外科缝线体外降解性能的实验研究
目的:研究2种可吸收性外科缝线的体外降解性能,分析其体外降解产物.方法:将2种可吸收性外科缝线分别按比例浸入Sorensen缓冲液中进行体外降解实验,设3个降解周期组,每组设3个重复,分别于4w, 8w, 12w过滤分离试样、碎片和溶液,计算试样的质量损耗率.测定聚合物降解碎片的粘均分子量,运用液相色谱法分析其降解产物.结果:试样体外降解的质量损耗率逐期增大;降解碎片的分子量逐期下降,并呈数量级下降;各期降解液中均检测出乙醇酸,且其含量逐期增加.结论:该可吸收性外科缝线的降解性能是安全可靠的,此体外降解试验方法可适用于聚合物降解产物的定性定量分析.
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rhBMP-2/nano-HAP/NBCA可塑性人工骨的力学性能及体外降解性能研究
目的:制备不同组份比的rhBMP-2/nano-HAP/NBCA可塑性人工骨复合物,探究其体外生物力学、降解性能,选出复合物佳的VrhBMP-2/nano-HAP占比.方法:冷冻干燥法制备rhBMP-2/nano-HAP复合物,低温混合法制备不同组份比的rhBMP-2/nano-HA/NBCA活性复合物.以VrhBMP-2/nano-HAP占比不同将各组份比复合物分为:0％组,5％组,10％组,15％组,20％组,25％组,30％组,35％组,40％组,45％组,50％组,55％组,相互对照,研究不同组份比复合材料的粘结性能、压缩应变及体外降解特点.结果:对数据优分箱离散化分组后统计分析,复合物中,VrhBMP-2/nano-HAP占比在(0％、5％、10％、15％、20％)时,粘结的小骨段抗弯强度在(6.2±2.5) MPa～(11.1±5.0)MPa之间,保持了高的粘结力;复合材料VrhBMP-2/nano-HAP占比为(20％、25％、30％、35％)时,压缩应变为(68.6±7.8)％,具有大的压缩应变性能.统计各时间点各组份比复合物剩余质量百分比进行分析,作曲线拟合同时根据曲线公式估计其在DMEM中的降解终点,VrhBMP-2/nano-HAP占比在0％ ～ 25％的降解速率与VrhBMP.2/nano-HAP占比正相关,VrhBMP-2/nano-HAP占比为20％的复合物估计降解终点为第97天,处于骨折愈合时间84～168 d之内.结论:当V rhBMP-2/nano-HAP占比为20％保持了佳的粘结性,具有良好的大压缩应变性能,估计的完全降解时间处于骨折愈合时间区间内,是作为研究复合材料生物活性的佳组份比.
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壳聚糖屏障膜机械性能与降解性能的研究
目的:研究壳聚糖膜的机械性能和降解性能.方法:制备用于引导组织再生的壳聚糖膜,以聚四氟乙烯膜(e-PTFE)为对照,用1195型Instron电子拉力机测定膜的抗张强度、屈服强度和伸长率,并测量其体内、外降解过程中重量丧失率和分子量变化.结果:充分湿润后,壳聚糖膜的机械强度显著降低,伸长率显著增高.但即使在湿润状态下,壳聚糖膜的机械强度仍显著高于e-PTFE膜,伸长率显著低于e-PTFE膜(P<0.01).在溶菌酶存在情况下,壳聚糖膜具有较快的降解速度:30 d时重量丧失约30%,40 d时重量丧失约46%,60 d后,膜基本破碎溶解.结论:从材料的机械性能和降解性能上看,壳聚糖膜基本符合用于引导组织再生的要求.
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聚乳酸的降解性能及其微球剂的研究
目的:研究聚乳酸的降解性能和制备聚乳酸红霉素微球.方法:将聚乳酸薄膜置于模拟体液中水解,用正交设计优选微球制备工艺.结果:分子量高的降解比分子量低的慢,消旋聚乳酸的降解比左旋聚乳酸的快.微球形态圆整,性质稳定,平均粒径为(1098±015)μm,体外释药符合Higuchi方程(Q=28067+38515T1/2,r=09834).结论:聚乳酸的降解与分子量和构型有关,微球具有明显的缓释作用和满足肺靶向药物的要求.
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ESO-丙交酯星形聚合物的降解性能研究
环氧大豆油-丙交酯(ESO-丙交酯)星形聚合物是一种新型支化高分子材料,它的应用与其降解性能有着重要关系.影响降解的因素很多,本文选用磷酸缓冲液进行了实时体外降解实验,将聚(D,L-乳酸)( PDLLA)与其支化后得到的ESO-丙交酯星形聚合物的降解实验进行对比,研究发现对于表面形态、pH、分子量及失重率,支化ESO-丙交酯星形聚合物的变化程度慢于PDLLA,这对于ESO-丙交酯进一步应用具有非常重要的指导意义.
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聚乳酸/聚乙烯醇共混膜的亲水性与降解性能研究
采用流延法和溶剂蒸发技术,以聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)为原料,制备可降解PLA/PVA共混膜.研究PLA/PVA共混膜的吸湿、吸水性能及水降解性能,探索共混膜的水降解机制.结果表明,共混膜的吸湿率与吸水率随共混膜中PLA含量的增加而降低;共混膜在生理盐水中的降解过程是分步进行的,降解初期,PLA降解起主导作用,降解后期,PVA降解起主导作用.在PLA降解过程中,溶液的酸性具有催化降解效果,且PLA降解是从非晶区到晶区;PVA的引入,增加了共混膜的亲水性,并对PLA的结晶性能造成一定的破坏,加速PLA降解过程.因此,可通过调整PLA与PVA配比,在一定范围内对PLA/PVA共混膜的亲水性能与降解性能进行调控.
关键词： PLA/PVA共混膜 吸湿、吸水性能 降解性能 降解机制 -
HA的含量对聚氨酯/HA复合材料性能的影响
采用凝胶法制备聚氨酯/HA复合材料,研究HA的含量对聚氨酯/HA复合材料力学性能与降解性能的影响.结果表明,当HA含量为20%～30%时,材料具有良好的力学性能,通过改变HA含量可以调节复合材料的降解性能.
关键词： 聚氨酯/HA复合材料 力学性能 降解性能
