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基于SLM技术的表面多孔钛金属多根牙种植体的骨结合研究
为研制具有良好骨结合特性的多根牙种植体表面结构,利用有限元方法优化设计一种三维连通多孔结构,采用选择性激光熔化(SLM)3D打印技术实现了钛金属多根牙种植体及其表面三维连通多孔结构的制造.采用市售可吸收介质喷砂(RBM)表面处理的种植体作为对照组,在18只新西兰大白兔后肢胫骨上做同体对照植入实验,并分别于术后4、8、12周获取种植体-骨组织标本.通过微CT扫描标本,统计分析实验组和对照组的BV/TV值;同时制作硬组织切片,甲苯胺蓝染色观察种植体周围骨形成的情况.实验结果显示:4周时可见实验组的BV/TV已高于对照组,12周时BV/TV值显著高于对照组(P＜0.05),高值达到47.83％.由拟合的曲线可见实验组的新增骨量在12周后的增长趋势强于对照组.硬组织切片观察发现,4周时骨组织开始长入至种植体表面孔隙中,8周时双根分叉区域内可以观察到骨组织.同期对照可见新增骨组织的致密性也高于对照组.结果表明:采用SLM3D打印技术加工的、表面具有三维连通多孔结构的多根牙种植体成骨效能优于市售RBM表面处理的种植体,具有临床应用前景.
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材料孔隙结构对骨长入的影响
材料的孔隙结构对骨长入有关键性的影响.高孔隙率和大孔径有利于骨长入,但有损于力学性能.因此,在保证材料力学性能的基础上,探索佳的孔隙结构足很有必要的.随着材料科学技术的发展,人们可以相对自由地设计特定的孔隙结构,为骨组织工程的进一步探索提供条件.就材料孔隙结构对骨长入的影响,从离体细胞学研究以及材料孔隙率.孔径大小等方面进行综述.
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低温各向同性热解炭性能和结构变化
研究低温各向同性热解炭密度、显微硬度和孔隙结构随沉积条件的变化规律.用准稳态流化床化学气相沉积(FBCVD)工艺制备低温各向同性热解炭,并采用密度计、显微硬度计、扫描电镜、透射电镜、压汞仪等分析热解炭材料的密度、显微硬度、孔隙结构.结果表明:随着沉积温度和丙烷气体浓度的升高,热解炭的密度和显微硬度逐渐降低,沉积温度和丙烷气体浓度能够显著影响热解炭的形貌和孔隙,进而影响热解炭的密度和硬度;相似密度热解炭的孔隙结构也不相同,高密度热解炭的孔隙主要是由生长特性间的孔隙组成,这些孔隙的多少对高密度热解炭的密度有较大影响,沉积条件为中低沉积温度(1 250～1 350℃)和中低浓度丙烷气体(25％ ～40％)得到的各向同性热解炭结构均匀,孔隙较少,密度较高,硬度较大.
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经典孔隙结构钛合金内置物在兔肱骨近端大结节处骨长入的初步组织学研究
目的 建立兔肱骨近端生物型内置物植入模型,进行随时间演变内置物骨长入情况的组织学研究.方法 建立肱骨近端经典孔隙结构即正六面体孔隙结构的钛合金内置物植入模型,将15只骨骼成熟雄兔随机分为3组,分别于建模后3、6、12周对肱骨近端内置物植入部分进行取材、切片及甲苯胺蓝染色,观察随着时间的演变内置物中骨长入的情况.结果 在对15个样本进行定性观察后发现随着时间的进展,内置物空隙内的骨质在不断的增长,骨长入面积在不断的扩大.组织学定量分析发现3周与6周雄兔的骨长入面积百分比差异无统计学意义(P>0.05),而3周与12周以及6周与12周相比差异均有统计学意义(P <0.05),且总体在12周内,骨长入面积百分比与时间成对数关系.结论 随着时间的推移,兔肱骨近端长入生物型钛合金内置物的骨质不断增加,且在12周内,骨长入面积百分比与时间成对数关系,骨长入速度逐渐变慢.
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新型口服活性炭微球对链脲佐菌素诱导的糖尿病模型大鼠治疗作用的研究
制备并表征了孔径不同的活性炭微球,考察其对糖尿病模型大鼠的治疗作用.通过制备工艺的改良,制得了直径在0.2-0.3 mm的活性炭微球.通过对葡萄糖的吸附实验,筛选优的活性炭微球.采用雄性Sprague-Dawley大鼠腹腔注射链脲佐菌素诱导制得糖尿病大鼠模型.两组大鼠采用每天两次口服灌胃活性炭微球,连续给药30天.通过离体肠段外翻实验法,测定葡萄糖的跨膜透过量.与糖尿病组相比,在服药2周以后,活性炭微球治疗组的血糖水平明显降低,改善血糖耐受量.在肠粘膜侧有活性炭微球存在时,葡萄糖分子的渗透清除率显著增大,尤其是当浆膜侧的葡萄糖浓度较高时(10 mg/mL).筛选得到的活性炭微球BET比表面积为1566 m2/g,微孔含量高(0.478 cm3/g),球形良好,对葡萄糖吸附率高.作为口服微球制剂,活性炭微球对链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠有治疗作用.
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新型活性炭微球的制备及其对内源性分子的体外吸附性能研究
制备一类新型的沥青基活性炭微球并考察其对内源性分子的吸附性能.采用乳化法制得沥青原球,经氧化、炭化和水蒸气活化,制得孔径不同的活性炭微球.通过体外吸附实验筛选,得到BET比表面积为1566 m<'2>/g,孔容量为0.653 cm<'3>/g,微孔容量为0.478 cm<'3>/g的活性炭微球,对葡萄糖或肌酐的吸附率高;与药用活性炭粉末相比,其对消化酶类分子的吸附率显著降低.总之,制得的比表面积大、微孔隙结构发达的活性炭微球,具有良好的选择性吸附内源性分子的特性,可能作为候选药物,用于选择性吸附经肠道吸收的内源性分子.
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根类中药材孔隙结构及其分形特征
目的 分析根类中药材的孔隙结构,探讨其分形特征.方法 采用压汞法、SEM法等对丹参、甘草两种根类中药材在不同溶剂中的孔隙结构进行分析.结果 丹参、甘草在电镜下可以见到细长的裂隙和类圆形的孔隙,为较大的孔隙.此外还可见到,结构致密的组织以及多孔的薄壁组织,水溶胀后药材的表观体积＞50％乙醇溶胀＞溶胀前＞乙醇溶胀.压汞法结果显示水溶胀后丹参,甘草根类中药材的孔容与比表面积＞50％乙醇溶胀＞溶胀前＞乙醇溶胀,而其分形维数都在2.4～2.8之间.相同的根类中药材,水溶胀后的分形维数＞溶胀前＞50％乙醇溶胀＞乙醇溶胀.结论 根类中药材的孔径越大,分形维数越高,小孔结构越多,则其传质速度越快,分形维效是根类中药材孔隙结构特点的重要指标.
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复合血管内皮细胞的不同孔径磷酸钙陶瓷体内血管化的比较研究
目的:比较不同孔径多孔β-TCP材料复合血管内皮细胞后的体内血管化,探索孔隙大小对人工骨材料体内血管形成的作用.方法:血管内皮细胞与连通径均为100 μM,而孔径分别为200-300 μM和300～400 μM两种不同孔隙结构β-TCP材料复合后包埋入36只成年新西兰兔的腿部肌肉内,相同结构的空白β-TCP材料作对照,术后2、4、8周对材料进行组织学观察、免疫组织化学分析,计算新生血管密度.结果:复合血管内皮细胞的材料血管形成启动过程早于空白对照组,术后第4周血管管腔已基本成形,并基本稳定,至第8周开始血管充盈,微血管密度高于对照组(P＜0.05).而不同孔径的材料比较发现,不论是复合血管内皮细胞的材料还是空白材料,孔径300～400 μM的材料内新生血管密度显著显著高于孔径200-300 μM材料(P＜0.05).结论:材料孔隙较大的材料更有利于材料体内的血管化,而复合血管内皮细胞后,更加快了其血管化进程,这一研究结果提示材料孔隙间的连通是影响材料体内血管化的关键因素,该研究结论将为改善人工骨材料体内血管化的方法提供新的思路,同时也为骨移植材料的优结构的选择提供一定的借鉴.
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珊瑚复合人工骨研究进展
自1971年人们发现海珊瑚具有与人骨相类似的孔隙结构[1],开始应用原始珊瑚碳酸钙作为植骨材料.20多年以来,经许多学者的多种研究证实,珊瑚人工骨是一种良好的骨代用品[2～6],目前已知它具有良好的生物相容性及骨引导作用,并有生物降解性,其多孔结构有利于宿主骨组织和血液,纤维组织长入,与骨组织有较强的亲和性,无排异反应.但珊瑚骨质地脆,吸收快,在骨缺损处只具有支架和骨引导作用,而无骨诱导能力,单纯珊瑚植入机体后有一定的体积丧失,对于较大的骨质缺损,仅用珊瑚难以达到完全修复,因此近年来有的学者将珊瑚与其它材料进行复合移植,以获得一种同时具备骨诱导活性和骨引导活性的新型材料,并对这种复合植骨材料的骨诱导作用和骨缺损修复效果进行了大量实验和临床研究.本文拟就近年来这方面的研究进展作一概述.
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可降解聚合物作为骨替代材料的研究进展
目前随着关节置换术后翻修病人的增多,以及创伤、骨肿瘤手术切除造成的骨缺损,对于骨替代材料的需求越来越大.自体骨取材有限,且有供区有疼痛及外观欠佳;同种异体骨、异种骨来源仍不足,还有传播爱滋病等传染病以及抗原性消除不彻底等缺陷;钙磷陶瓷类材料具有三维孔隙结构,骨亲和力强,但脆性大、降解难.聚合物又称高分子物质,往往具有黏弹性[1],强度可以根据分子量调节,从而与人体组织器官的力学性能相匹配.可降解聚合物由于可降解吸收,降解时间能预先设计和调控,因而可作为骨替代材料,在骨缺损修复及骨组织工程领域广泛应用.
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不同孔径多孔CPC材料修复兔大段骨缺损的实验研究
[目的]探讨孔径大小对多孔磷酸钙骨水泥(CPC)修复骨缺损能力的影响.[方法]用盐析法制备三种不同孔径(200 ～ 300 μm、300 ～ 450 μm、450 ～ 600 μm)但孔隙率相同(68.3±3.3)％的多孔CPC材料,将材料植入兔大段桡骨缺损模型,术后4、12周进行大体观察、X线检查、血清骨源性碱性磷酸酶(BALP)检测、组织学观察和生物力学检测.[结果]术后4、12周X线检查可见200～300 μm孔径材料骨缺损区愈合相对较好；4周时BALP检测200 ～ 300 μm组高于其他组,差异具有统计学意义(P＜0.05),12周BALP检测三组差异无统计学意义；12周组织形态计量学分析显示200 ～ 300μm材料组新生骨面积百分比多,差异有统计学意义(P＜0.05)；力学结果显示200 ～ 300 μm组材料的大压缩载荷和弹性模量均好于其他两组,差异具有统计学意义(P＜0.05).[结论]孔径的大小可以影响骨生物材料在体内的成骨能力,本研究中较小孔径材料成骨能力更好,且更易达到成骨性能和力学性能的统一.
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骨内液体流动生物力学的研究进展
骨重建是以骨形成和骨吸收为特征的重要生理过程,人们早已发现骨组织受到力学载荷作用后,会通过骨重建过程优化其结构以适应变化的载荷环境.目前已有大量研究证实,载荷作用下骨内孔隙结构中的液体会发生流动,所产生的流体剪切力是使骨组织细胞产生生物学响应的主要因素.本文综述了近年来骨内液体流动方面的相关研究进展和成果,主要包括流体刺激下骨组织细胞的生物学响应,骨孔隙中的压力及其对液体流动的影响,以及骨内液体流动的实验、理论及数值模拟研究,并对骨内液体流动研究未来的发展趋势加以分析和展望.
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多孔羟基磷灰石椎间融合器制备工艺研究
目的 制备一种具有三维贯通孔隙结构的生物活性椎间融合器模型.方法 选取羟基磷灰石粉体、聚乙二醇6000(PEG6000)、甲基纤维素(MC)和双氧水为原料,采用气体发泡法制孔成型,通过调节成型时加入不同的双氧水量调节孔隙率,烧结后得到多孔羟基磷灰石陶瓷,进一步进行切割加工后得到椎间融合器模型.结果 随着成型时加入双氧水量的增加,5个样品组的孔隙率从(24.6±5.7)％增加到(78.4±2.3)％,其对应的抗压强度从(13.8±3.4) MPa降低到(0.6±0.1) MPa.表明通过控制成型时加入的双氧水量可调节样品的孔隙率,进一步调节其抗压强度.结论 通过气体发泡法制备多孔羟基磷灰石陶瓷,成型时加入双氧水量为5 mL,聚乙二醇量为7 mL,甲基纤维素量为10 mL,温度为1 150℃时,烧结打磨后得到的椎间融合器模型孔隙率为57.7％,抗压强度为7.3 MPa,与成人胸腰椎椎体抗压强度相近,有望进一步应用于临床.
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低孔渗砂岩孔隙结构分类方法研究
低孔渗砂岩储层孔隙结构复杂,在二维与三维空间中具有较强非均质性,对储集空间的测井响应有极大影响.而压汞曲线、核磁T2谱、铸体薄片3种资料在一定程度上各自反映了孔隙结构的不同特征,本文分别提取 3 种资料的微观孔隙结构参数进行相关性分析,终分别利用主成分分析-模糊均值聚类方法实现孔隙结构分类,其分类结果压汞曲线分形法所得一致.
关键词： 低孔渗砂岩 孔隙结构 微观参数 主成分分析-模糊均值聚类 -
澳洲和巴西铁矿石吸水特性对比研究
针对几种常见的产自巴西和澳大利亚的粉铁矿进行了吸水特性的研究,并对此现象产生的原因进行了深入的分析,通过低温N吸附-脱附试验,发现了其内部结构存在一定的差异,由此导致了各矿种不同的吸水特性,对进口铁矿石的取样及水分测定工作也提出了一定的建议。
