支架asp木马

SymposiumD07Biomaterials生物医用材料2017年7月8-12日分会主席:顾忠伟四川大学/南京工业大学吴成铁中科院上海硅酸盐研究所憨勇西安交通大学陈晓峰华南理工大学联系人:罗奎四川大学华西医院电话:15680080044邮箱:kuiluo@163.
com何一燕南京工业大学电话:13541381478邮箱:heyiyan2005@163.
comD07.
生物医用材料分会主席:顾忠伟、吴成铁、憨勇、陈晓峰D07-01(Keynote)新型pH敏感颗粒作为疫苗佐剂的研究马光辉中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室设计高效的疫苗佐剂来提高细胞免疫效果,是打破人体免疫耐受的关键,乙肝、肿瘤等治疗性疫苗急需发展新型的佐剂来获得有效的治疗效果.
本研究在研究颗粒佐剂提高细胞免疫效果机理的基础上,提出和设计多种生物可降解的新型pH纳微颗粒(壳聚糖颗粒、PLGA颗粒、碳酸钙颗粒),并实现了粒径均一性控制和高的pH敏感性.
发现颗粒佐剂不仅可以显著提高树突状细胞对抗原的吞噬,而且其pH敏感性可促进抗原从溶酶体逃逸至细胞质中,实现抗原在细胞质中的加工提呈,诱导高的细胞免疫应答.
动物实验结果显示,上述智能型颗粒型疫苗佐剂用于H1N1裂解疫苗、肿瘤疫苗佐剂等获得了远远高于传统铝佐剂的免疫应答,尤其是用于肿瘤的免疫治疗,显著延长了荷瘤模型动物的生存期.
D07-02(Invited)基于肿瘤微环境特异性诱导激活的新型生物医用材料研究步文博华东师范大学目前肿瘤治疗技术中,化疗技术(药物治疗)存在全身毒副作用,外源能量转换技术(放疗、光学治疗、超声治疗等)存在能量利用率低及组织穿透深度限制等瓶颈问题;如何借助于具有良好生物相容性的新型功能材料,不依赖于外源能量场,仅利用肿瘤病灶区内源性的特异性微环境,实现不用有毒化疗药物的肿瘤微环境响应性的新型治疗技术,依然是生物医用材料制备科学亟需解决的核心问题.
我们课题组前期工作聚焦于稀土上转换多功能材料在乏氧肿瘤精准影像诊断和多模式高效协同治疗中的应用基础研究[1],在此基础上,本报告将重点讲述我们研究团队近期采用首创的"沸泡合成法",制备了常规方法很难合成的一种新型软铁磁性非晶铁纳米颗粒;受启发于环境科学的"芬顿反应"原理,提出了基于非晶铁的"化学动力学疗法"(ChemodynamicTherapy,CDT)新概念[2];同时,从采用改进的自蔓延燃烧方法合成新型Mg2Si纳米颗粒出发,揭示了肿瘤微环境可以特异性激活Mg2Si纳米颗粒的耗氧功能和分解产物堵塞肿瘤血管的新现象,创新性提出了无机功能材料用于肿瘤饥饿疗法的新思路,为传统的肿瘤饥饿疗法注入了新活力[3].
关键词:化学动力学疗法,非晶铁,饥饿疗法,硅化镁参考文献:1.
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D07-03(Invited)Site-SpecificProtein-PolymerConjugatesforProteinDelivery高卫平清华大学医学院生物医学工程系Proteinshaveplayedacentrallyimportantroleinbiomedicine.
Manyoftheseapplicationscriticallydependontheabilitytoaddnewfunctionstoproteinsthroughthecovalentattachmentoffunctionalgroups,suchas1polymers,drugs,imagingagentsandnanoparticlestotheproteins.
Typically,thesefunctionalgroupsareattachedtorandomlocationsontheproteinsurfacethroughthemodificationofthereactivesidechainsofproteinresiduessuchaslysineandcysteine.
Thenon-specificnatureofthemodificationusuallyleadstoheterogeneousproductswithreducedactivity,whichmaynotbecompatiblewiththeintendedapplication.
Toaddressthischallengewithahistoryofover60years,wehaveexploitedchemicalbiology,geneticengineering,andpolymerchemistrytosite-specificallymodifyproteinswithpolymers,drugs,dyesandnanoparticlesforbiomedicalapplications.
Inthistalk,Iwillemphasizeourresearchprogressindesigningsite-specificprotein-polymerconjugatesforbiomedicine.
Inthepastdecade,wehavedevelopedanewandgeneralstrategy–site-specificinsitugrowth(SIG)–fordesigningsite-specificprotein-polymerconjugateswithhighyield,well-retainedbioactivity,andsignificantlyimprovedpharmacokineticsandbiodistribution[1-3].
Mostrecently,wehavedemonstratedthatSIGcouldbeusedtoconstructsite-specificprotein-polymerconjugatesforcancerdiagnosisandtherapy[4-6].
Thesenewconjugatesoutperformedconventionalproteinconjugatesthatareusedinclinic,whichbodeswelltheirclinicaltranslation.
Recently,wehavedevelopedanewandgeneticallyencodedproteindeliveryplatform,elastin-likepolypeptidefusion(ELPfusion),toprolongthecirculatinghalf-lifeofanimportantproteindruginterferon(IFN)[7].
Notably,ageneticallyengineeredIFN-ELPconjugateshowedsignficantlyprolongedcirculatinghalf-lifeandconsiderablyincreasedtumouraccumulationascomparedtonativeIFN.
Inamurinecancermodel,theconjugatecompletelyinhibitedtumorgrowthwithoutappreciablesystemictoxicity,whileIFNwasalmostineffectiveatthesamedosing.
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Site-selectiveinsitugrowthoffluorescentpolymer-antibodyconjugateswithenhancedantigendetectionbysignalamplification.
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Site-specificinsitugrowthofaninterferon-polymerconjugatethatoutperformsPEGASYSincancertherapy.
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InsitugrowthofaC-terminalinterferon-alphaconjugateofaphospholipidpolymerthatoutperformsPEGASYSincancertherapy.
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D07-04(Invited)Stimuli-SensitiveBiodegradableandAmphiphilicBlockCopolymer-DrugsSelf-assembleIntoNanoformulationsforCancerTreatment罗奎四川大学华西医院华西磁共振研究中心Theavailabilityandthestabilityofcurrentanticanceragents,particularlywater-insolubledrugs,arestillfarfromsatisfactory.
Somewidelyusedanticancerdrugs,suchasgemcitabine(GEM),pacalitaxial(PTX)aresopoorlystableincirculationthatsomepolymericdrug-deliverysystemshavebeenunderdevelopmentforsometimestoimproveitstherapeuticindexes.
Wedesigned,preparedandcharacterizedsomebiodegradable2amphiphilicblockpolymers,suchasN-(2-hydroxypropyl)methacrylamide(HPMA)copolymer-drugandamphiphilicdendriticconjugateswithfeaturesofblockpolymers,asstimuli-sensitivenanoscaledrugdeliveryvehicle.
Forexample,enzyme-sensitiveoligopeptidesequenceglycylphenylalanylleucylglycine(GFLG)wasintroducedtothemainchainwithhydrophilicandhydrophobicblocksviathereversibleaddition-fragmentationchaintransfer(RAFT)polymerization.
Likewise,theanticancerdrugswereconjugatedtothecopolymerviatheenzyme-sensitivepeptideGFLG,producingahighmolecularweight(MW)product(>90kDa)thatcanbedegradedintosmallerMWsegments(Fe3+>Mn2+>Co2+.
同时通过改变掺杂量、激光功率可以调控支架的光热性能.
在肿瘤细胞实验中,激光(1W/cm2)照射15min,四种离子掺杂的支架骨肉瘤细胞坏死率高达98%.
在体外降解实验中,28天支架的降解速率:Cu(21.
3%)>BG26(19.
88%)>Fe(15.
9%)>Co(8.
78%)>Mn(3.
96%).
骨修复实验中,掺入Fe3+、Mn2+不影响间充质干细胞在支架表面的粘附,引入四种离子均促进了间充质干细胞的分化.
结论:成功制备出了离子诱导的光热功能化生物活性玻璃陶瓷支架.
对比不同离子掺杂的支架的光热效果与成骨活性,发现掺Fe3+、Mn2+的支架具有可控的光热性能、光热抗肿瘤效果与良好的骨组织修复功能.
可以用于组织工程来解决肿瘤相关的骨缺损问题.
关键词:三维打印;离子诱导;光热效应;骨修复D07-54基于功能性磷脂构建新型脂质药物递送系统及其抗肿瘤研究姜雷中国药科大学新型脂质类递送系统是实现药物/基因高效、安全传递的重要手段.
近年来,我们聚焦于构建改性磷脂,发展多功能脂质类药物/基因递送系统.
一方面,为了解决传统磷脂基本无特殊功能性等问题,我们利用简单的化学反应合成了具有肿瘤微环境pH响应、线粒体靶向及复合功能的改性磷脂,通过多元协同自组装等策略获得了一系列多功能脂质类药物/基因递送系统.
另一方面,我们利用肽类树状大分子及其衍生物类球蛋白的结构和功能特性,将低代数的肽类树状大分子与磷脂结合构建脂肽类树状分子,获得了多功能性的病毒启发型药物/基因递送系统.
总之,功能性磷脂的构建赋予了脂质药物递送系统崭新的功能和优势.
关键词:功能性磷脂;多功能脂质类药物/基因递送系统;肿瘤治疗D07-55肿瘤特异性靶向树状大分子肽类药物递送系统张晓1,徐翔晖1,顾忠伟1,21.
四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心2.
南京工业大学材料科学与工程学院肽类药物具有药效学显著、使用剂量小、无明显毒副作用和无耐药性等特点[1,2].
我们开发了新型树状大分子肽类药物,具有高纯度、易合成、强活性等特性[3].
然而,树状大分子肽类药物易被降解、无肿瘤选择性、体内半衰期短等限制了其进一步临床应用.
本研究旨在通过合理化学设计与修饰,构建具有结构稳定、肿瘤特异性靶向的树状大分子肽类药物递送系统.
通过尾静脉注射后,树状大分子肽类药物递送系统可延长药物在体内的半衰期、同时可避免蛋白水解酶降解;药物表面的靶向基团可成功将其递送到肿瘤组织,并在肿瘤微环境中被激活转变为肽类药物,进而实现其杀伤肿瘤细胞的功效.
此外,该肽类药物纳米递送系统大大降低了其对正常机体的损伤.
本研究同时探究了这种树状大分子肽类药物的耐药逆转机制.
关键词:树状大分子;肽类药物递送;特异性靶向;耐药逆转参考文献:[1]FosgerauK,etal.
Peptidetherapeutics:currentstatusandfuturedirections.
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[2]CraikDJ,etal.
Thefutureofpeptide-baseddrugs.
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Bioinspiredtherapeuticdendrimersasefficientpeptidedrugsbasedonsupramolecularinteractionsfortumorinhibition.
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D07-56(Keynote)3D打印生物材料用于组织修复与肿瘤治疗吴成铁27中国科学院上海硅酸盐研究所为了治疗和修复骨科疾病导致的大块骨缺损,研制出新型的兼具治疗和修复的多功能材料,显得十分重要.
传统的生物材料缺少多功能性,从而限制了其在治疗和修复骨科疾病导致的缺损中的应用(例如:骨肿瘤).
如何设计并制备出一种生物支架材料,使其提供对疾病治疗和组织修复都有利的微环境,是生物材料和组织工程领域中很有意义的课题之一.
为了实现骨组织的治疗和修复,我们利用3D打印技术,设计出了多种实验方案,包括利用营养元素,仿生结构和功能化界面以及热治疗.
我们发现,生物支架上营养元素和仿生结构对干细胞成骨和成血管化都有明显的促进作用,光热治疗起到显著的治疗骨肿瘤的作用.
因此,我们提出一个新的概念,兼具治疗和修复的3D打印生物支架可能成为骨组织工程新的研究方向.
D07-57(Invited)超分子水凝胶3D生物打印"墨水"付俊中国科学院宁波材料技术与工程研究所水凝胶作为重要的生物材料得到了广泛的研究.
近年来,3D生物打印技术的发展,未人工组织器官的构建带来了新的思路.
3D生物打印"墨水"的研究和发展,日益成为具有重要意义和挑战性的课题.
兼备"可打印性"和生物功能、有利于细胞三维生长的水凝胶生物材料是本领域追求的理想材料.
基于超分子作用的水凝胶主要依靠分子间氢键、疏水缔合、离子作用等非共价作用形成物理网络,其网络结构具有可逆性,可作为理想的3D打印"墨水".
一方面,以海藻酸钠为骨架,利用离子缓释作用实现了可控凝胶化,并在其中构筑第二网络,制备了可注射型高强度韧性水凝胶,解决了一些3D打印水凝胶机械性能差,融合性差的问题.
另一方面,基于疏水缔合作用和氢键作用,制备了壳聚糖水凝胶,具有可控、可逆温敏溶胶-凝胶转变行为,有利于原位细胞三维包覆和培养;同时具备快速自修复能力,有利于实现3D打印成型.
研究表明,3D打印结构具有较高的分辨率,微米结构边缘光滑;细胞在"墨水"中呈现良好的三维生长状态.
这些研究工作为发展新型3D生物打印材料提供了新思路,具有良好的应用前景.
D07-58(Invited)三维打印介孔生物玻璃复合支架及骨组织修复应用研究朱钰方,朱敏,张剑华,裴鹏上海理工大学材料科学与工程学院介孔生物玻璃(MBG)与普通生物玻璃(BG)相比具有更高的骨形成生物活性、更快的生物降解性能以及更好的药物缓释性能,作为生物活性材料在骨组织修复方面应用越来越受到关注.
目前,关于三维多孔介孔生物玻璃支架和介孔生物玻璃/聚合物多孔复合支架的制备研究越来越多,例如泡沫模板法、冷冻干燥放等,但这些方法制备的多孔支架的结构尤其是孔道连通性、尺寸、形状等可控性较差.
三维打印技术由于其便捷、快速、操控性强的突出优点及构建复杂形状的能力,在组织工程支架制备领域表现出无可比拟的优势,是目前最为热门的多孔生物支架的制备技术手段.
本文将介绍本课题组利用三维打印技术设计、制备的几种介孔生物玻璃多孔复合支架以及骨组织工程应用研究.
例如,三维打印的锶掺杂介孔生物玻璃/聚乙二醇(Sr-MBG/PVA)多孔复合支架在骨质疏松性骨缺损修复方面具有潜在能力;三维打印硅酸三钙/介孔生物玻璃复合骨水泥支架及其在骨修复方面的应用潜力;三维打印的载有利福平和异烟肼两种抗骨结核药物的MBG/PHBHHx多孔复合支架兼具了骨修复和长期有效的药物缓释性能,在骨结核术后修复与治疗方面具有重要应用价值.
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D07-59光热功能化3D打印生物陶瓷支架用于肿瘤性骨缺损的治疗与修复的研究王小成,常江,吴成铁中国科学院上海硅酸盐研究所目的:对于骨肿瘤的治疗,临床上主要采取手术切除的方式,这会造成大块骨缺损,机体难以自愈,需要植入组织工程支架进行修复;另一方面,手术很难完全清除肿瘤组织,为了防止肿瘤复发,通常还会辅以化疗和放疗,它们具有很大的毒副作用.
作为一种低侵略性低性的肿瘤疗法,光热疗法在提高肿瘤疗效和减小副作用上优势显著.
因此,设想将光热治疗与组织修复相结合,制备光热功能化的组织工程支架,以达到修复术后骨缺损和清除残余肿瘤细胞的双重目的.
方法:采用3D打印技术制备有序多孔的生物陶瓷支架(AKT),再通过水热反应对支架表面进行原位修饰,获得光热功能化支架(MS-AKT).
改变二硫化钼的浓度、支架尺寸、激光功率,对支架的光热性能进行调控.
利用体内、外生物实验系统评估支架抗肿瘤和骨修复的双功能.
结果:AKT支架在水热条件下,表面生长出一层疏松的MoS2纳米片.
在近红外光照射(808nm,0.
5W/cm2)下,1min内MS-AKT支架表面的温度由室温迅速升高到50℃以上.
增加MoS2浓度、支架尺寸及激光功率可使支架的升温效果更显著.
抗肿瘤实验中,低功率照射10min,MS-AKT+激光组的骨肉瘤细胞和乳腺癌细胞的存活率分别下降到26%和23%,并且可通过延长光照时间、增加光照次数及提高光热温度进一步提高细胞死亡率(>95%).
将支架植入裸鼠体内后,肿瘤生长受到明显抑制,两周内不复发.
骨修复实验中,MoS2的引入不影响支架上骨髓干细胞的粘附和增殖,甚至可促进其成骨分化,将支架植入兔子骨缺损部位八周后,两种支架内部和周围都有大量新骨生成,二者没有显著性差异,证明短暂的光热治疗不会影响长期的骨修复过程.
结论:成功制备出光热功能化的生物活性陶瓷支架,其具有可控的光热性能、抗肿瘤能力和良好的成骨活性,有望作为双功能的抗肿瘤材料应用于骨组织工程.
关键词:三维打印;二硫化钼;光热治疗;骨修复;组织工程支架D07-603D打印仿生磷灰石支架的快速矿化及其性能研究罗韵,陈尚思,马军华中科技大学目的:使用仿生双模板法制备的类骨材料羟基磷灰石(BLHA)作为原料,采用3D打印技术制备多孔支架,并研究其矿化行为和细胞相容性,开发新型的骨修复支架材料.
方法:使用I型胶原作为主模板,柠檬酸作为辅模板,反应控制Ca/P摩尔比=5:3,合成BLHA.
将上述合成产物作为主要原料,明胶和透明质酸作为辅助材料,水相中调节合适比例配制打印浆料,利用3D打印技术制备多孔支架,经戊二醛交联后洗涤冻干处理得到支架.
将打印支架放入10*SBF中进行矿化,不同时间取样后通过热重分析支架的组成改变,确定最优矿化时间,并将此矿化时间样品用于后续细胞试验.
结果:利用仿生双模板法,得到的BLHA为B型碳酸根取代羟基磷灰石;以BLHA为原料,调节BLHA:明胶:透明质酸=20:30:1(W/W),利用3D打印技术可以制成多孔支架,且性能稳定.
利用10XSBF对打印支架进行快速矿化研究发现,最佳的矿化时间为9h.
分别对空白组、打印支架组和经矿化的打印支架组,利用MC3T3-E1进行细胞的粘附、增殖实验,评估其细胞相容性.
结果表明矿化后的支架不仅有利于MC3T3-E1细胞的粘附,还可以促进MC3T3-E1细胞的增殖.
29结论:通过仿生双模板法制备的BLHA适用于3D打印制备多孔支架材料,性能稳定.
该多孔支架经过快速矿化处理后可提高生物相容性,是一种很有潜力的骨修复材料.
关键词:仿生;3D打印;羟基磷灰石;骨修复材料D07-61基于3D打印的PLGA/TCP/Mg支架采用辐照灭菌的应用探讨龙晶,李龙,曹会娟,李彩荣,姚治东,李玲,施科达,王新峦,赖毓霄中国科学院深圳先进技术研究院目的:本文旨在探索伽玛射线辐照灭菌对生物降解金属材料(镁粉Mg)复合于可生物降解聚合物(PLGA)和可生物降解无机物(β-TCP)支架的材料学性能影响.
方法:利用低温快速成型技术制备PLGA/TCP/Mg复合多孔支架,采用测试和对比验证灭菌前后PLGA/TCP/Mg支架材料的组份(1H-NMR,FI-IR)、结构(SEM,Micro-CT)、分子量(GPC)、力学性能(INSTRON万能试验机)等材料学性能的影响.
结果:PLGA/TCP/Mg支架经辐照灭菌后,采用核磁共振波谱仪(1H-NMR)和傅里叶变换红外光谱仪(FI-IR)鉴别其组份的变化,结果显示三种组份属于物理组合,未发生化学变化;按照《中国药典》2010版无菌检测法检测支架采用15kGy及25kGy辐射剂量的效果,实测结果无菌;PLGA/TCP/Mg支架采用15kGy,25kGy灭菌前后重量、体积、宏观孔径、孔隙率无显著性差异(P>0.
05);PLGA/TCP/Mg支架采用15kGy灭菌前后分子量无显著性差异(P>0.
05),但25kGy灭菌前后分子量有显著性差异(P>0.
05),力学性能的变化可能是支架内微孔变小的原因影响,但辐照灭菌不影响支架的宏观孔径.
结论:辐照灭菌验证结果表明PLGA/TCP/Mg支架采用15kGy剂量灭菌,对其组份、结构、分子量、力学性能等材料学性能没有显著性影响,满足可接受标准,具有较好的灭菌效果.
关键词:PLGA/TCP/Mg支架;辐照灭菌;3D打印;材料学性能D07-62(Keynote)医用聚醚醚酮材料表面修饰及其生物学性能研究刘宣勇中国科学院上海硅酸盐研究所生物医用材料植入人体之后,首先通过其表面与人体组织、体液、细胞、细菌和蛋白等生理环境发生作用,因此生物医用材料的表面特性对其生物学性能具有重要的影响.
通过表面修饰优化生物医用材料的表面结构和组成是改善植入体生物学性能和服役效果的主要手段.
对人工关节、脊柱融合器和种植牙等骨植入器件而言,其表面的骨整合和抗菌性能至关重要,临床上很多植入体失效都是由于骨整合效果差和术后感染所致.
医用聚醚醚酮(PEEK)由于其出色的力学性能和耐腐蚀性,以及良好的生物相容性和生物稳定性,近年来在脊柱融合器等方面得到广泛关注和应用.
然而,PEEK植入材料存在骨整合性能差和缺乏抗菌性能的缺点,限制了其作为硬组织植入材料的应用.
改善医用PEEK植入材料的骨整合性能一直是材料学家和临床医生研究的重点,而高效、安全、长期、稳定的抗菌特征是骨科植入材料表面领域近年来的研究热点.
近年来,我们采用等离子体浸没注入技术对生物医用PEEK材料进行组成和结构优化,在其表面构建微纳结构,引入钙、钽、钛和锌等生物功能元素,并系统研究了表面结构、组成和力学性质与其生物学行为的关联;采用等离子体浸没注入与化学处理相结合的方法在PEEK表面构建纳米结构,引入具有促进成骨和抗菌性能的氟元素,研究氟元素的引入对细胞和口腔细菌行为的影响;采用磺化处理技术在PEEK表面构建三维孔道结构,发现表面孔道结构和硫含量可影响PEEK的成骨和抗菌行为.
本报告将系统介绍近年来中科院上海硅酸盐研究所在医用PEEK骨植入材料表面改性方面的研究进展,并探讨其潜在应用.
30D07-63(Invited)AnInstructiveNanofiberBiomaterialandItsApplicationonBoneregeneration王江林1,2*1.
DepartmentofBiomedicalEngineering,HuazhongUniversityofScience&Technology2.
AdvancedBiomaterialsandTissueEngineeringCenter,HuazhongUniversityofScience&TechnologyNaturalextracellularmatrix(ECM)thatconsistsofseveraldifferentnanofibersplaysapivotalroleonmanipulatingtheresidentcellbehaviors,particularlyonstemcellfate.
Uptonow,itremainsamajorchallengetodesignsmartbiomaterialstosimulatethenaturalECMforcontrollingstemcellbehaviors.
HerewereportauniquenanofiberbiomaterialofM13phagethatcannotonlyintroducesomeosteogenicpeptidesinvolvingOGP,BMP2andFNonitssurfaceviaphagedisplaytechnique,butalsocanbereadilyassembledtoform2Dfilmmatrixand3Dscaffolds.
OurfindingsshowthatosteogenicpeptidesdisplayedonM13phageareabletosolelyinducethedirectedosteoblasticdifferentiationofbothmouseinducedpluripotentstemcells(iPSCs)andratmesenchymalstemcells(MSCs)withoutanyosteogenicsupplements,andenhancebonerepairandregenerationinvivo.
Consequently,M13phageasaninstructivenanofiberbiomaterialexhibitsanenormouspotentialonregenerativemedicineduetoitsuniqueproperties.
Keywords:ExtracellularMatrix;Nanofiberbiomaterials;M13phage;StemCells;BoneregenerationD07-64超浸润传感界面材料许利苹北京科技大学近年来,利用纳米材料独特的物理化学性质、良好的生物相容性及表面易于功能化等特点,建立灵敏度高、特异性强的生物传感器已经是生命分析化学领域的热点.
绝大多数的生物传感器需要复杂的预处理和样品的富集过程,检测灵敏度远不能满足临床诊断的需求.
目前,传感芯片的界面材料大都是亲水的,分散在溶液中的目标检测物分子自由地扩散到整个亲水表面,极低的浓度给检测带来了很大的挑战.
特殊浸润性纳米材料为生物传感器的发展提供了新的契机.
超疏水表面一般是指与水的接触角大于150度的表面.
由于超疏水界面与液滴的接触面积极小,能将随机扩散的液滴富集的一个极小的区域,将目标检测物浓度大大提高.
在超疏水表面精确构建了的超亲水微井,基于超疏水基底与超亲水微井的浸润性差异,实现了痕量分子的浓缩富集.
在此基础上,进一步将生物分子的浓缩富集和实时检测集成于超浸润传感界面上,发展了一种超灵敏的生物传感检测平台——超浸润微芯片,其优良的浓缩富集效应实现了DNA的超灵敏荧光检测,检测限达到了0.
1fM,为痕量分子的超灵敏检测提供了一种简单的新思路,具有广泛的应用前景.
关键词:浸润性;浓缩富集;生物传感参考文献:Li-PingXu;YanxiaChen;XuejiZhang;ShutaoWang.
Adv.
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D07-65纯锌在模拟血浆中的腐蚀行为研究刘丽君1,孟瑶1,董超芳2,3,岩雨2,王鲁宁1,31.
北京科技大学材料科学与工程学院2.
北京科技大学新材料技术研究院3.
北京科技大学新金属材料国家重点实验室锌元素参与人体多项新陈代谢,具有较好的血液相容性与生物安全性.
有研究表明锌具有理想的降解31速率,有望成为新一代可降解血管支架材料,但锌在生理环境中的腐蚀机理尚不明确.
我们研究了纯锌在含有牛血清白蛋白的模拟血浆中的腐蚀行为,利用扫描电镜(SEM)观察样品表面微观形貌,利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析样品表面腐蚀产物的化学成分,并且利用XPS深度剖析测试分析腐蚀产物形成过程.
通过溶液pH变化、锌离子释放速率和样品的失重质量研究纯锌的腐蚀行为.
实验结果表明,纯锌在模拟血浆中浸泡28天表现为均匀腐蚀,腐蚀速率约为0.
015mmy-1,锌离子释放速率约为0.
460μgmm-2d-1;纯锌表面的腐蚀产物成分主要是沉积的BSA以及Zn(OH)2和ZnO,而未出现富含Ca和P的沉积层.
最后,通过实验结果的分析得出了纯锌在模拟血液中的腐蚀机理.
本工作对于理解纯锌在生理环境中的腐蚀行为具有重要意义,能够进一步揭示纯锌在生物环境中的降解过程.
关键词:纯锌;模拟血浆;腐蚀;支架用材料D07-66等离子体表面改性的镁基金属的耐蚀性和抗菌行为研究赵颖,梁涛,潘浩波中国科学院深圳先进技术研究院目的:作为新型可降解医用金属材料,镁基金属具有良好的力学性能、生物相容性和可降解性能.
然而生理条件下的快速降解使其过早失去机械稳定性,同时潜在的植入感染也给病人带来痛苦,使得其应用受到很大限制.
本文采用等离子体浸没离子注入技术在镁基金属表面设计构建具有梯度结构的氧化膜层,研究等离子体表面改性对镁基金属的耐蚀性和抗菌行为的影响.
方法:采用等离子体浸没离子注入设备进行金属锆和气体氧的注入.
采用CHI660E电化学工作站测试样品在37℃胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)溶液中的动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS).
采用活死染色法和细菌生物膜法观察金黄色葡萄球菌在样品表面的粘附行为.
结果:双金属-氧等离子体浸没离子注入降低了镁基金属的降解速度,同时有效抑制了金黄色葡萄球菌在镁基金属表面的粘附,减小了细菌感染的可能性.
结论:我们的结果表明双金属-氧等离子体浸没离子注入有效地提高了镁基金属的耐蚀性和抗菌性能,具有良好的临床应用前景.
关键词:镁合金;等离子体浸没离子注入;耐蚀性;抗菌性能D07-67镁合金表面梯度多功能涂层的研究王伟1,李枭1,赵云1,杨进军2,陈民芳11.
天津理工大学材料科学与工程学院2.
天津理工大学环境科学与安全工程学院医用镁合金因其良好的力学性能、生物相容性和可降解性,作为骨修复植入材料的应用前景广阔.
然而其植入人体后,在材料与宿主组织界面会形成纤维膜,易于粘附细菌,影响组织愈合.
因此,提高植入材料的抗菌性,防止细菌被膜的形成是避免术后感染的有效策略.
同时,在术后长期愈合过程中,植入材料促进成骨细胞增殖也是非常重要的.
显然,提高镁合金抗感染能力,增加其成骨活性临床意义重大.
本文采用微弧氧化与纳米自组装相结合的工艺,在Mg-Zn-Zr(MZZ)合金表面制备梯度多功能涂层.
第一步MAO处理的电解液中含有氢氧化锶和磷酸二氢钙等促进钙磷化合物沉积的复合添加剂,在合金表面原位生长与基体紧密结合的微纳米多孔陶瓷膜层.
第二步用层层自组装技术制备梯度生物活性涂层.
即将一种促进骨细胞增殖的药物"阿仑膦酸钠"(ALG)与壳聚糖(CHI)以强静电沉积的方式复合在微弧氧化涂层上,既可有效封孔MAO层,又是药物释放的载体.
第三步用旋涂工艺将聚三甲基碳酸酯(PTMC)/头32孢噻唑均匀涂覆在自组装层上.
采用FE-SEM、EDS、XPS、FT-IR等表征梯度多功能涂层的微观形貌和厚度、元素含量与分布、化学价态及官能团等;阳离子色谱仪测定药物"阿仑膦酸钠"的释放;电感耦合等离子体原子吸收光谱仪对镁、钙、锶等元素含量随浸泡时间的变化进行测定、电化学阻抗谱给出了涂层降解的有关信息.
结果表明:MAO/l-b-l自组装涂层成功制备在镁合金MZZ表面,层间形成良好结合,体外实验中涂层释放药物具有缓释性,35天内左右药物近似一级动力学过程,没有发生明显的突释.
离子溶出度检测、pH值动态在线检测以及电化学阻抗谱对上述动力学结果进行了佐证,SPSS14.
0软件对数据的拟合与药物释放实验结果呈现较为理想的相关性.
基于上述结果,提出了该梯度功能涂层的药物释放/降解的"CaP沉积-溶蚀&降解"模型(DE&D).
关键词:镁合金;自组装;微弧氧化D07-68选区激光熔覆制备TNTZ合金涂覆羟基磷灰石、胶原蛋白涂层的细胞相容性评价罗佳鹏1,2,张越东3,孙剑飞1,严明21.
哈尔滨工业大学材料科学与工程系2.
南方科技大学材料科学与工程系3.
南方科技大学生物系目的:检验羟基磷灰石涂层、胶原蛋白涂层对选区激光熔覆技术制备TNTZ合金细胞毒性的影响.
方法:使用选区激光熔覆(SLM)技术制备了相对致密度达到99%的TNTZ合金,采用L929成纤细胞分别对了熔覆态、铸态TNTZ合金的羟基磷灰石、胶原蛋白图层的细胞毒性进行了评价.
结果:RGR结果表明,随着涂覆-烧结法制备的羟基磷灰石涂层厚度的增加,TNTZ合金的细胞增值率逐步增加,达到23μm厚时,其对应RGR值与胶原蛋白涂层组相近;胶原蛋白涂层在TNTZ合金上显示出良好的细胞相容性,且L929细胞在熔覆态TNTZ合金的细胞增殖优于铸态对照组.
结论:所有测试组CCK-8细胞毒性分级均为1级,无细胞毒性.
由于具有合格的细胞毒性和良好的细胞相容性,具有胶原蛋白或23μm厚羟基磷灰石涂层的选区熔覆TNTZ合金具有骨植入物的应用潜力.
关键词:选区激光熔化(SLM);TNTZ合金;羟基磷灰石涂层;胶原蛋白涂层;细胞毒性测试D07-69不同Zn含量下Mg-Zn-Zr三元合金腐蚀行为的研究汪孪祥1,宋仁伯1,高峰2,蔡长宏1,黄良11.
北京科技大学材料科学与工程学院2.
鞍钢集团矿业设计研究有限公司可降解生物镁合金材料因同时具有优良的生物相容性和力学性能,在生物医学界显示出巨大的潜在优势和市场前景.
本文通过真空感应熔炼制备了Zn含量分别为1%、2%、3%的Mg-Zn-Zr合金,研究了不同Zn含量下Mg-Zn-Zr三元合金的耐腐蚀行为.
实验以Hank's模拟体液为腐蚀介质,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、拉伸实验、浸泡实验、电化学实验等手段研究了镁合金的腐蚀行为.
结果表明:Mg-Zn-Zr合金微观组织主要包括α-Mg基体以及沿晶界分布的颗粒状MgZn第二相,随着Zn含量增加,晶粒尺寸下降,第二相逐渐增多;合金的屈服强度、延伸率等力学性能随着Zn含量的增加而有所提高.
在Hank's模拟体液中,Zn含量为2%时,镁合金腐蚀速率为1.
68mm/year,与纯镁腐蚀速率接近,腐蚀主要集中在表面,尚未深入,腐蚀表面较平整、均匀;Zn含量为3%时,镁合金腐蚀速率增长到3.
56mm/year,腐蚀表面出现少量孔洞;Zn含量为1%时,镁合金腐蚀速率急剧上升到11.
67mm/year,腐蚀表面孔洞密集,很多地方呈塌陷状.
动电位极化曲线、电化学阻抗谱也都表明Zn含量为2%时镁合金33具有最好的耐腐蚀性能,Zn含量为1%时镁合金耐腐蚀性能最差.
通过实验可知:Zn含量为3%时,Mg-Zn-Zr合金具有最好的力学性能;Zn含量为2%时,Mg-Zn-Zr合金具有最好的耐腐蚀性能.
关键词:镁合金;力学性能;腐蚀性能;电化学实验D07-70静电喷雾壳聚糖-聚乙烯醇凝胶微粒提高了止血效果和使用安全性赵晓丽,陈庆昌,潘浩波中国科学院深圳先进技术研究院目的:创伤造成的大量失血是突发事故、医疗手术及战场中死亡的主要原因,有效快速止血对于减少伤亡非常重要.
目前已开发出多种止血材料,粉状止血制剂在使用中具有便捷有效和适用于多种伤口的优势,常用的包括Celox壳聚糖止血粉,QuikClot沸石止血粉和WoundStat止血粉等.
然而逐渐有报道指出这些止血剂的颗粒微小,在止血过程中存在进入血液循环的风险,有可能引起远端重要器官的栓塞,引起了人们对其使用安全性的担忧.
本研究基于常用的壳聚糖止血材料,构建大尺寸分布均一的止血凝胶颗粒,保持便捷有效应用广泛的优势的同时,提高其使用安全性.
方法:通过静电喷雾技术构建壳聚糖-聚乙烯醇凝胶微粒,通过调控电压、距离和浓度等参数使微粒尺寸达到在毫米尺度,并进行化学成分的表征,观测微粒尺寸分布、形貌和溶胀率,评价其生物相容性,并进行体外和体内的止血效果评价和引起血管内栓塞风险的安全性评价.
结果:通过静电喷雾和离子交联成功的构建了壳聚糖-聚乙烯醇微粒,呈球状直径可调整为1.
2mm且分布均一,溶胀率随着PVA的增加而增加,具有良好的细胞相容性.
在体外凝血实验中,能够降低凝血时间38%.
在肝脏止血实验中,凝胶微粒能够缩短出血时间和降低出血量,术后2周的组织学切片表明组织修复状态良好.
聚乙烯醇良好的吸水性有助于壳聚糖止血过程中对血液成分的浓缩,提高壳聚糖的止血效果.
止血剂的血管内栓塞风险通过股动脉损伤止血实验评价,粉末状的壳聚糖止血后可观察到血管中出现大量堵塞状的血栓,而应用微球止血的血管中未发现明显的血栓,具有相对的安全性.
结论:针对粉末止血剂的使用时的栓塞风险,本研究通过静电喷雾技术构建了毫米级壳聚糖-聚乙烯醇凝胶微球,提高了基于壳聚糖的止血剂的止血效果和使用安全性.
关键词:壳聚糖;止血;静电喷雾D07-71(Keynote)铁基纳米材料应用于智能化诊疗技术的前景顾宁东南大学生物科学与医学工程学院江苏省生物材料与器件重点实验室一般而言,临床上如何尽量缩短诊断与治疗的时间,是不断提高医疗技术的一个追求.
随着新材料以及分子工程的不断进步,将有可能在诊断环节中于病灶部分留置标记,用于显像或影像增强;而同时一旦需要,也可由该标记材料发挥促进治疗,或开启有关输药系统来达到治疗的目的,这里将其称为智能诊疗材料.
这些智能材料,合并相关影像设备及软件,以及临床治疗计划等,统称为智能诊疗材料.
这个报告将结合我们在具有重要应用前景的医药铁基纳米材料方面的一些研究工作,介绍了智能诊疗材料研发过程中的纳米材料研制、表面分子组装、与体内若干细胞作用,以及影像增强与外场作用下的控制性能等方面的研究结果,讨论了急需解决的一些问题.
D07-72(Invited)逻辑控制的力学主动式缓释体系杨磊34苏州大学D07-73(Invited)Mechanicalpropertiesandelectrochemicalbehaviorsofnano-structuredHap/Ticompositecoatingdepositedbyhighvelocityoxy-fuelsuspensionspraying(HVSF)HailongYao,GangchangJi,XiaoChen,HongtaoWang,XiaoboBai,QinyuChen1.
JiangxiProvinceEngineeringResearchofMaterialsSurfaceEnhancing&Remanufacturing,2.
SchoolofMechanicalandMaterialsEngineering,JiujiangUniversity,Jiangxi,332005,China;Hap/Ticompositecoating,whichcombinesmeritsofthemetallictitaniumandthehydroxyapatite,hasattachedmuchattentioninthefieldofbiomedicalmaterials.
Nano-structuredHapcoatingpresentshighermechanicalpropertiesandbioactivitiesthanconventionalHapcoatingindicatingthepotentialofnano-structuredHap/Ticompositecoatingasexcellentbiomedicalcoating.
However,therewerelittlereportsofmechanicalpropertiesandelectrochemicalbehaviorsaboutthenano-structuredHap/Ticompositecoating.
Inpresentstudy,anovelapproach-highvelocityoxy-fuelsuspensionspraying(HVSF)techniquehasbeensuccessfullyusedtodepositnano-structuredHap/TicompositecoatingwiththeTicontentfrom10wt.
%to70wt.
%on316Lstainlesssteelsubstrate.
ThephaseandmorphologiesofthecoatingswereidentifiedbyX-raydiffractionandscanningelectronmicroscopy.
Themicrohardnessmeasurementswerealsoconductedtoinvestigatethemechanicalproperty.
Thebioactivityofthecompositecoatingswasstudiedbyimmersingthecoatingsinsimulatedbodyfluid(SBF).
TheelectrochemicalcorrosionbehaviorofHVSFHap/Ticompositecoatinghasbeenevaluatedinasimulatedbiomedicalenvironmentbypotentiodynamicpolarization.
ResultsshowthatdenseHap/Ticompositecoatingswithtypicallayer-likemorphologieswereobtained,theHapandTipowderswerepartiallymeltedduringHVSF.
XRDandEDXresultsshowthatthedecompositionofHappowderduringHVSFprocesscanbeavoided,whileapartofTipowderwasoxidizedtoformTitanium-oxidationcomposite.
Microhardnessofthenano-structuredHAP/TicompositecoatingwasincreasedfromHV200toHV530withtheTicontentincreasedfrom10wt.
%to70wt.
%,whichwascontributedtotheco-enhancementofmetallicTiandTitanium-oxidationcompositecomparedwiththeHVSFdepositedTiO2/HAcompositecoating.
Thecorrosioncurrentandcorrosionrateofnano-structuredHAP/TicompositecoatinginHank'sSBFwasincreasedwiththeincreaseofTicontentindicatingagoodbioactivityforcompositecoating,whilepolarizationresistanceofnano-structuredHAP/Ticompositecoatingpresentedreversetrend.
SurfacemorphologiesofthecompositecoatingafterimmersioninSBFconfirmedtheformationofapatitelayerinvitrotest.
ThestudyindicatesthepotentialofHVSFdepositedHAP/Ticompositesasloadbearingimplantmaterials.
Keywords:Hap/Ticompositecoating;Highvelocityoxy-fuelsuspensionspray;Bionmedicalcoating;Electrochemicalcorrision;MechanicalpropertyD07-74仿生贝壳有序层状结构生物活性材料的制备及性能研究薛健民,常江,吴成铁中国科学院上海硅酸盐研究所目的:目前大部分人工骨修复材料往往强度和韧性相互制约,难以同时提高,而天然贝壳能兼具优异的强度和韧性,原因在于其具有多级有序的有机/无机交替的"砖-泥"层状微观结构.
受此启发,我们设想制备出具有贝壳有序"砖-泥"层状结构的生物活性材料,以达到兼具良好力学性能和成骨、成血管活性的目的.
方法:以氧化石墨烯作为"砖",壳聚糖作为"泥",同时掺入具有生物活性的硅酸钙,具体采用"原位合35成硅酸钙&真空抽滤成膜"、"非原位合成硅酸钙&真空抽滤成膜"以及"非原位合成硅酸钙&混合干燥成膜"三种方法制备氧化石墨烯/壳聚糖/硅酸钙三元复合材料(GO/CTS/CS),探究不同制备方法对材料结构和理化性能的影响.
通过改变三元体系内部各成分的质量比例,实现对材料结构和机械性能的调控.
最后利用体内、体外生物实验,系统评估该复合材料骨修复性能的作用.
结果:与混合干燥法相比,采用真空抽滤法制备的复合膜具有更为规整有序的层状结构,并且具有更好的力学性能.
以"原位合成硅酸钙&真空抽滤成膜"法制备的GO/CTS/CS复合膜的拉伸强度可达48±1MPa,是纯壳聚糖膜强度的9~10倍;SEM、XRD和FTIR测试表明,该方法制备的层状复合膜中的壳聚糖和钙、硅离子能均匀掺入氧化石墨烯层间,并且各界面之间存在着氢键、共价键等相互作用力.
体外细胞实验表明,与混合干燥法相比,真空抽滤法制备的具有层状结构的复合膜具有更好的生物相容性;相比于纯壳聚糖,该复合材料能更有效促进相关成骨基因和成血管基因的表达.
结论:通过原位合成硅酸钙和真空抽滤的方法成功制备了具有贝壳有序层状结构三元复合材料,该三元复合材料兼具良好的力学性能和成骨、成血管活性,是理想的组织工程材料.
关键词:仿生贝壳;层状复合材料;氧化石墨烯;高强高韧;骨修复D07-75聚合物超大孔微球的制备及其在类病毒颗粒纯化中的应用那向明,周炜清,马光辉中国科学院过程工程研究所类病毒颗粒(Virus-likeparticles,VLPs)是一类用于传染性疾病预防的重要新型疫苗,有效的分离纯化是确保其安全性和有效性的关键.
色谱分离是生物大分子分离纯化最主要的技术,商品化的色谱填料主要是为常规蛋白质设计,孔道一般小于30nm,而VLPs通常由上百个亚基组装而成,尺寸在20~100nm,因此其在传统填料中的扩散速率慢,甚至会堵塞孔道,导致分离时间过长,以及产物在操作中大量失活.
开发具有更大孔道结构的新型介质迫在眉睫.
对于高分子大孔微球的形成和结构调控是一个复杂的过程,特别对于孔径超过100nm的超大孔微球而言,无法通过常规的制孔剂与聚合物之间的相分离得到.
针对生化分离工程对于超大孔微球的重要需求,我们发展了反胶团溶胀法和复乳法制备聚合物超大孔微球,实现了孔径在百纳米级甚至微米级的控制.
研究了微球结构对于应用效果的影响,并基于超大孔微球开发出了阴离子、阳离子交换介质,可应用于灭活口蹄疫病毒、人乳头瘤病毒的分离纯化.
超大孔微球用于VLP的分离纯化,显示出高流速、高载量、高纯化倍数的特点.
同时还提高了VLP在界面的稳定性,从而保持高的生物活性,因此具有广泛的应用前景.
关键词:超大孔微球;反胶团溶胀;复乳液;类病毒颗粒D07-76双氧水诱导的长余辉纳米探针信号增强效应及其在细胞表面聚糖分析中的应用刘英帅1,DanielScherman2,1,CyrilleRichard21.
西南大学材料与能源学部洁净能源与先进材料研究院2.
UnitedePharmacologieChimiqueetG_en_etiqueetd'Imagerie,CNRS,UMR8151,Inserm,U1022,Paris,F-75270cedexFrance长余辉发光纳米探针具有余辉时间长,可有效消除检测过程中的背景信号等优势,但是与传统的有机荧光染料和无机量子点相比其发光效率较低,极大地限制了其生物传感与分析领域的应用.
本工作的目的是寻找简单而有效的方法增强长余辉纳米材料的余辉性能,并基于该性能进一步构建纳米探针实现细胞表面聚糖的原位分析方法.
本工作创新性地通过溶液中H2O2化学掺杂的方式开发出一种简单、有效地增强长余辉纳米探针ZnGa1.
995O4:Cr0.
005(ZGO:Cr)发光性能的方法.
并通过改变激发光的波长和H2O2的加入顺序;改36变溶剂和化学掺杂分子的特性;调整表面包被层的厚度等因素对H2O2增强长余辉发光性能的机理进行了详细探讨.
细胞表面聚糖在细胞生命活动中具有极其重要的作用,研究表明聚糖异常与很多重大疾病如肿瘤密切相关.
基于H2O2诱导的发光增强效应,本工作应用长余辉纳米材料作为探针构建了一种细胞表面聚糖表达谱的分析方法.
该方法不需要对长余辉发光探针做任何功能化修饰、避免了原位激发光带来的背景信号,实现了细胞表面聚糖的原位、高灵敏、半定量检测分析.
实验结果表明:只有在H2O2和ZGO:Cr预先混合后再用250nm左右的激发光激发时才可以获得余辉增强,并且ZGO:Cr表面的包被层会降级H2O2的增强效应.
应用ZGO:Cr作为探针成功实现了细胞表面三种糖链的分析以及正常细胞和肿瘤细胞表面糖链的表达谱对比.
本工作为长余辉发光纳米探针的余辉效应调控以及在体外生物传感与成像分析领域开辟了一条新的途径.
关键词:长余辉纳米探针;信号增强;细胞表面聚糖分析基金项目:国家自然科学基金资助项目(21475106);中央高校基本科研业务费资助项目(XDJK2015B015;XDJK2016A010)D07-77一种介稳定beta型Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo钛合金高温压缩变形下的变形速率敏感性与微观组织演变程军1,田宇兴1,于振涛1,牛金龙1,余森1,李思莹1,2,麻西群1,张亚峰11.
西北有色金属研究院2.
东北大学材料科学与工程学院利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对介稳定beta型Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo(wt%)钛合金在变形温度850℃,变形速率10-3~50s-1条件下的变形速率敏感性和微观组织演变规律进行了研究.
结果表明:合金在高温压缩变形过程中,微观组织形貌和流变应力数值对变形速率的大小极为敏感.
在低变形速率(10-3~10-1s-1)条件下变形时,会出现动态回复现象,产生大量的亚晶粒.
在高变形速率(1s-1~50s-1)条件下变形时,会出现动态再结晶现象,使得部分晶粒得到细化,导致变形速率敏感系数m值降低.
经EBSD表征发现,两种典型的定向累积模式,即连续累积和多峰取向,分别在较低和较高的变形速率下容易发生.
在热变形过程中产生的应力集中和变形热是出现动态再结晶的主要原因.
其中,应力集中容易导致晶界的弓出和迁移;热压缩过程中产生的变形热为再结晶额形核提供了有利的条件,并且加快了可动位错向低能结构重组的速度.
关键词:介稳定beta型钛合金;热模拟压缩;变形速率敏感性;微观组织演变D07-78时效处理对含Ag镁合金微结构及体内降解性能的影响李颖1,韩建民2,谭成文1,郭传瑸3,于晓东1,聂志华1,周倩1,张鹏杰1,赵明宇3,王富耻11.
北京理工大学2.
北京大学口腔医院口腔材料研究室3.
北京大学口腔医院口腔颌面外科Mg-Al-Zn合金是近年备受关注的一类可降解生物医用镁合金材料.
但作为生物医用材料受合金元素应用以及对于腐蚀性能特殊要求的限制,其力学性能不足限制了在某些领域的应用.
本文选择AZ91镁合金为原型合金,添加质量分数小于2%的Ag得到Mg-9Al-0.
5Zn-0.
27Mn-0.
15Ag合金,并将其进行18h和36h时效处理.
采用XRD、SEM和TEM对析出相的种类和形态进行了表征,测定了力学性能和模拟体液中极化曲线,并分析了在生物体内的降解行为.
结果表明:时效处理获得的析出相主要为Mg17Al12,部分沿晶界分布,部分于晶粒内部不同取向的37板条,与基体相的界面上有周期性变化的富Ag原子团簇的排列,这种排列会随着时效时间的延长而发生变化;体内实验表明未时效处里材料降解较快,18h和36h时效处理材料降解速率无明显差别,试样表面发现了富P层,随着靠近镁合金中心方向,Mg含量升高,Ca含量降低,P含量降低.
关键词:镁合金;时效处理;可降解;医用材料D07-79镍钛层状双氢氧化物的构建及其抑癌作用王东辉,刘宣勇*中国科学院上海硅酸盐研究所目的:医用镍钛(NiTi)合金具有良好的生物相容性和独特的形状记忆效应,是制造自膨胀式支架的重要材料,可用于人体各种腔道恶性梗阻姑息治疗.
但合金不具有抑癌抗菌功能,植入人体后易发生再阻塞.
为解决上述问题,本研究提出通过在镍钛合金表面构建镍钛层状双氢氧化物(Ni-TiLDH),并进一步负载药物,从而赋予镍钛合金抗癌能力.
方法:通过水热法在镍钛合金表面构建Ni-TiLDH,并进一步利用离子交换或表面修饰,将抗癌元素或药物分子负载于LDH表面或晶格内部.
通过体外细胞培养探测改性后样品对癌细胞和正常细胞行为影响规律.
结果:具有较高镍钛的Ni-TiLDH显示选择性的抑癌作用:即材料可有效杀伤癌细胞,但对正常细胞影响较小.
这种选择性抗癌能力可能来源于LDH对pH的敏感性.
当材料和癌细胞共培养时,微环境偏酸性,此时LDH会降解,具有细胞毒性的镍会释放出来,造成癌细胞的凋亡;而材料和正常细胞共培养时能稳定存在,镍释放较少,所以其对正常细胞影响较小.
负载药物后Ni-TiLDH对癌细胞的杀伤能力进一步增强.
同时药物释放可被pH值、氧化还原水平等外界条件所调控.
结论:Ni-TiLDH薄膜具有较好的选择性抑癌能力.
同时Ni-TiLDH薄膜还可作为载药基底,药物分子可直接负载于LDH晶格内部,载药量大,对环境敏感性高.
因此Ni-TiLDH薄膜可作为一种新型的载药平台,应用于与肿瘤组织接触的医疗器械的表面设计.
D07-80可生物降解型细菌纤维素周围神经修复支架材料的制备与性能研究侯袁婧1,2,王欣宇1,2,汪宜宇1,2,朱荣1,2,张宗瑞1,2,林飞1,2,李翼31.
武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室2.
武汉理工大学生物材料与工程研究中心3.
香港理工大学应用科学及纺织学院纺织与制衣学系细菌纤维素(BC)作为一种新型天然纳米生物材料,在组织工程支架材料领域具有广阔的应用前景,但由于人体内缺乏纤维素酶,BC在人体组织中难以降解和吸收.
为改善其降解性并得到相对可控的降解速率,本研究采用NaIO4对细菌纤维素葡萄糖单元上C2,C3位羟基进行选择性氧化,通过改变氧化剂浓度和反应时间,获得不同氧化度(OD)的可降解氧化细菌纤维素(OBC)支架材料.
采用Canizzaro法测定OBC中醛基的含量间接反映OBC的氧化度;FTIR、XRD、SEM、拉伸强度测试和体外降解率测定对可降解型OBC支架材料的结构和性能进行表征.
醛基含量测试表明,增加氧化剂浓度或延长氧化时间均可提高OBC的氧化度.
FTIR和XRD表明,经NaIO4氧化后细菌纤维素部分链中羟基被氧化成醛基,OBC支架的结晶形态基本没有发生变化,但结晶度随氧化度的升高逐渐降低.
SEM表明氧化度较低的OBC支架材料仍然保持着BC三维多孔纳米网状结构.
拉伸强度测试表明,氧化后OBC的强度低于初始BC,但OD=9.
3%/11.
2%的OBC支架材料的sf仍保持在3MPa以上.
体外降解率测定表明OBC支架材料的降解性比BC明显改善,OD=9.
3%/11.
2%的OBC支架材料在4周内的降解率分别达17.
2%/32.
2%.
实验结果表明,OBC是一种可降解、降解速率可调控且具有一定强度的支架材料,有望成为周围神经修复支架材料.
关键词:细菌纤维素;降解性;高碘酸钠;周围神经修复;三维网状纳米结构38D07-81对生物多肽RGD与可降解的CS-RGD/PLGA-PEG/β-TCP复合神经导管的细胞黏附性研究周倩,程乔武汉理工大学世界上每年约有100万人正在遭遇周围神经损伤的痛苦,除了临床手术移植进行修复外,治疗外周神经损伤的新办法-神经导管越来越受到关注.
针对聚氨酯类神经导管的韧性差、难以引导神经再生修复长段神经损伤等问题,本研究通过比较多种RGD对细胞黏附的亲和性,通过DAPI对神经细胞染色并分别于0.
5、1、2、4小时分别进行统计学分析,同时对1小时、4小时用RGD包被的细胞进行扫描电镜观察、免疫荧光染色,观察细胞骨架蛋白的分部以及整合素蛋白的表达,证明直链RGD对细胞的黏附与增殖更有利,细胞可以较快黏附材料表面并生长.
进而选择利于细胞黏附和增殖的直链RGD(L-RGD),以EDC和NHS为活化剂,将特异性选择多肽接枝到CS分子链中,通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射光电子能谱(XPS)及元素分析的结果表明接枝成功及CS-RGD合成成功.
并通过元素分析、紫外分光光度计法计算CS-RGD的接枝率,通过正交试验,探究温度、时间、反应比例三个因素对接枝率的影响确定最佳制备工艺为:5℃、24小时、反应比例1:2.
通过溶剂流延法制备优选PLFA-PEG膜,并合成掺杂β-TCP的复合亲水性膜,通过测定复合神经导管膜在模拟体液中的失重率以及PH探讨其体外降解性能,分别对其细胞粘附性进行探究.
实验结果表明,直链RGD是一种利于细胞黏附的大分子多肽,接枝其制成的复合神经导管具有良好的生物相容性,利于细胞黏附与定向生长.
关键词:周围神经损伤;神经导管;壳聚糖;L-RGDPLGA-PEG共聚物D07-82电纺纳米复合神经导管修复大鼠坐骨神经缺损林飞1,2,汪宜宇1,2,朱荣1,2,张宗瑞1,2,候袁婧1,2,李翼3,王欣宇*1,21.
武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室2.
武汉理工大学湖北省生物材料工程技术研究中心3.
香港理工大学应用科学及纺织学院纺织与制衣系目的:本文使用聚乳酸、磷酸钙和胶原,通过静电纺丝制备复合神经导管,研究复合神经导管的材料性能和生物相容性,探讨聚乳酸/磷酸钙/胶原导管修复大鼠10mm坐骨神经缺损的可行性.
方法:利用扫描、孔隙率测试和体外降解实验研究材料和体外降解性能;通过细胞MTT测试和RSC96细胞形态分析神经导管毒性;将电纺薄膜植入大鼠背部皮下3周后对皮下进行HE染色和免疫组织化学分析(TNF-α)观察大鼠炎症反应;用复合神经导管桥接大鼠10mm缺损坐骨神经3个月,定期观察大鼠整体恢复情况,并对腓肠肌进行萎缩程度研究;对再生神经进行醋酸双氧铀柠檬酸铅染色观察.
结果:聚乳酸/磷酸钙/胶原导管纤维结构具有仿生性能,孔径小于10μm具有半通透性结构,有利于营养物质的进入,防止淋巴细胞、成纤维细胞进入和神经瘤的形成.
聚乳酸/磷酸钙/胶原导管具有一定的孔隙率,适宜的降解速率和轻微毒性.
聚乳酸/磷酸钙/胶原导管生物相容性较好,无明显炎症反应.
聚乳酸/磷酸钙/胶原组大鼠右腿脚趾溃疡和疼痛感恢复速度要快于纯聚乳酸组,慢于自体移植组.
术后三个月对大鼠腓肠肌称重计算可得聚乳酸/磷酸钙/胶原导管组腓肠肌萎缩率小于纯聚乳酸组(p0.
05).
对大鼠再生坐骨神经进行大体观察和醋酸双氧铀柠檬酸铅染色,发现三组缺损神经的远、近端均已被再生神经连接,聚乳酸/磷酸钙/胶原导管组再生神经的纤维形态,轴突直径和髓鞘厚度均好于纯聚乳酸组(p0.
05).
结论:1聚乳酸/磷酸钙/胶原导管具有良好的生物相容性和适宜的降解速率.
2聚乳酸/磷酸钙/胶原复合神经导管对坐骨神经缺损具有明显修复作用,其修复效果好于纯聚乳酸组,接近自体移植组.
39关键词:静电纺丝;聚乳酸/磷酸钙/胶原;生物相容性;缺损神经修复D07-83(Keynote)高强度超分子聚合物水凝胶在骨修复中的应用戴西洋1,翟昕昀1,2,高飞1,阮长顺2,刘文广1*1.
天津大学材料科学与工程学院2.
中国科学院深圳先进技术研究院本文利用双酰胺键的氢键作用制备了力学性能优异的超分子聚合物水凝胶(PNAGA),在水含量70-80%的情况下,其拉伸和压缩强度都能达到兆帕级别,并且具有抗撕裂性,在各种酸碱溶剂中能够保持非常良好的稳定性.
由于这种双氢键作用能够在较高温度下实现破坏和重组,水凝胶具有热塑性和自修复功能.
我们进一步发现将适量粘土加入到单体的水溶液中,得到的高触变性的生物墨水非常适合打印,再经紫外交联后得到稳定的支架.
粘土的引入不仅进一步提高了支架的力学强度,同时赋予了支架良好的骨诱导能力,提高了材料与宿主骨的结合能力.
体内动物实验进一步证明了该水凝胶材料具有良好的骨修复效果,显示出其在骨修复研究领域具有潜在的应用价值.
关键词:水凝胶;高强度;3D打印;骨修复D07-84(Invited)基于疏水改性的壳聚糖/葡聚糖多功能可注射自愈性水凝胶的制备与评价王连永,杜欣辰,刘志杰,闫泓雨,王丽娜南开大学背景:具有止血、抑菌和促进创伤修复作用的多功能可注射水凝胶是临床治疗中具有广泛需求的生物材料.
研究和开发该种水凝胶具有重要的应用价值.
方法与结果:我们合成了一种基于疏水改性的壳聚糖/醛基化葡聚糖的水凝胶,首先详细评价了其化学结构、溶胀行为、自愈性和流变学性质.
该水凝胶具有可注射性和自愈性.
对于体外肝素化的全血具有优异的凝固作用,采用大鼠肝出血模型进一步证明了该水凝胶具有优异的止血功能.
此外,抑菌实验表明该水凝胶具有很强的抑菌活性,对于革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)革兰氏阴性菌(铜绿假单胞菌)的杀死率分别达到98.
2%和96.
6%.
采用大鼠皮肤细菌感染模型进一步证实了水凝胶的抑菌活性.
大鼠皮肤创伤修复实验证明该水凝胶还具有促进创伤修复的功能.
结论:基于疏水改性的壳聚糖/醛基化葡聚糖的水凝胶具有优异的抑菌、止血和促进创伤修复的功能,在由于战争、烧伤和自然灾害导致的创伤修复中具有很高的应用价值.
关键词:壳聚糖;水凝胶;抑菌;止血;创伤修复D07-85具有形状记忆效应的柠檬酸改性壳聚糖水凝胶软骨支架的研究李碧云,袁卉华南通大学生命科学学院可生物降解的形状记忆聚合物(SMPs)水凝胶是一类新型功能组织工程支架材料.
将这类材料应用于软骨组织修复时,除了可以实现微创植入和生物降解,还能仿生天然软骨的细胞外基质结构、成分和功能,提高对软骨缺损的修复和再生功效.
近年来,壳聚糖水凝胶具有良好的亲水性和生物相容性,已广泛用于卫生用品、载药、烧伤敷料、术后防粘连等领域.
然而其湿态下的机械强度较差仍是难以克服的问题.
本研究采用柠檬酸改性壳聚糖,并通过冷冻-碱溶处理制备得到SMP柠檬酸改性壳聚糖水凝胶(CC),并评估该多功能支架的诱导人源骨髓间充质干细胞(hMSCs)成软骨的能力.
研究发现:CC的孔径在30-300m,孔隙率达到85%以上.
压缩力学性能测试显示CC具有较好的力学性能,弹性模量在0.
4-0.
63MPa范围.
40形状记忆测试表明,CC拥有较好的形状记忆效应,其形状固定率和形状回复率分别超过92%和95%.
形状记忆效果演示显示,CC表现了很快的形状回复速率(完全回复仅需要大约22s).
MTT结果显示hMSCs在CC支架上的增殖良好.
RT-PCR结果表明这种具有形状记忆效应的CC支架能较好地促进hMSCs表达SOX9,Col2,GAG.
HE结果显示细胞成团聚集生长在CC支架中,与天然软骨细胞形态类似.
甲苯胺兰染色结果显示CC能够促进GAGs的表达.
因此,CC支架促进hMSCs软骨分化,可作为新型的软骨修复用支架材料.
这为仿生水凝胶支架体系复合干细胞移植治疗软骨缺损提供理论依据,从而为软骨缺损的治疗提供新思路.
D07-86基于双交联策略构建高强度形状记忆水凝胶秦志辉,冀峰,唐晨珏,夏君,张海涛,张烁,姚芳莲*天津大学化工学院利用双交联策略,通过强的疏水缔合和金属配位作用合成了一种新型的双交联物理水凝胶.
首先,通过胶束共聚合甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、丙烯酰胺(AAm)和丙烯酸(AAc)得到单交联物理水凝胶,随后引入AAc和Fe3+的配位作用得到双交联物理水凝胶.
通过改变两种交联作用的密度,可实现水凝胶机械性能的可调性.
研究了固含量、SMA浓度、AAc浓度以及Fe3+浓度对其机械性能的影响,并探究了水凝胶的自恢复性和抗疲劳性.
结果表明,水凝胶具有超高的机械性能和很好的自恢复性和抗疲劳性,此外,由于物理交联作用的刺激响应性,水凝胶还表现出优良的三重形状记忆特性.
这种高强度多功能水凝胶在生物医学领域存在广泛的应用前景.
关键词:物理水凝胶;疏水缔合;金属配位;高强度;形状记忆D07-87基于主客体相互作用超分子水凝胶的研究王莹莹1,2,汪建新1,21.
西南交通大学材料科学与工程学院2.
西南交通大学材料先进技术教育部重点实验超分子水凝胶中的主客体作用作为凝胶形成的驱动力具有许多优势,以超分子化学为核心的水凝胶合成过程往往不需要复杂的操作以及苛刻的反应条件而备受关注.
葫芦脲分子作为新一代超分子的主体化合物,由于具有特殊的疏水性笼体和亲水性端口结构使其既可与多种有机物发生疏水性的笼体作用,亦可与偶极或离子型化合物发生亲水性的端口相互作用.
本文利用葫芦脲的结构特性,以葫芦脲分子为主体分子制备超分子水凝胶,并对其生物学性能进行了表征,结果表明该水凝胶具有良好的生物相容性,并且具有较好的PH控释性能.
关键字:葫芦脲,主客体作用,水凝胶,超分子D07-88硫酸软骨素改性胶原基角膜修复材料的制备与研究刘杨1,21.
常州大学2.
华南理工大学目的:角膜疾病是临床上十分常见的眼科病,角膜移植是治疗角膜盲唯一有效的方法.
胶原作为天然角膜的主要成分,由于其较低的免疫原性、良好的生物相容性和可生物降解性使之成为组织工程角膜修复材料的首选材料[1-3].
然而,对于现有的很多胶原基角膜修复材料而言,其面临的一个主要难题就是材料的保湿性能有待提高.
本研究希望能够通过在材料中引入具有大量亲水性官能团的硫酸软骨素分子来改善41胶原膜材料的保湿性能,从而解决角膜移植术后易发生干眼症的难题.
方法:首先,配制6.
5mg/mL的胶原溶液和12mg/mL的硫酸软骨素溶液;然后,将胶原溶液转移至角膜模具中风干成型,获得胶原基膜材料;配制浓度为15mg/mL的碳化二亚胺(EDC)和N-羟基丁二酰(NHS)溶液;将胶原膜材料浸泡到硫酸软骨素溶液中,同时加入EDC和NHS溶液搅拌4小时,进行交联反应;其中EDC:NHS=1:1,EDC:胶原和硫酸软骨素质量=1:6;最后将得到的交联水凝胶风干后得到一种硫酸软骨素改性的胶原基角膜修复材料.
结果:红外和XPS测试证明硫酸软骨素分子被成功接枝到了胶原基膜材料表面.
通过对改性前后材料的吸水性和保湿性能进行测试,结果表明:接枝了硫酸软骨素分子之后的胶原基角膜修复材料的饱和吸水率高达81.
9±2.
1%,远高于纯的胶原基膜材料的65.
9±1.
51%.
两种材料在PBS中饱和吸水前后的形貌均维持了稳定的变化,而接枝硫酸软骨素的材料在饱和吸水后的厚度变化略高于纯的胶原膜材料.
这表明硫酸软骨素对胶原基材料的改性过程,有效提高了角膜修复材料材料的保湿性能.
细胞相容性实验表明改性之后的胶原基角膜修复材料维持了较好的生物相容性.
结论:本研究所得的通过硫酸软骨素改性之后得到的的胶原基角膜修复材料具有较好的保湿性能、光学性能、力学性能和生物相容性.
通过提高材料的保湿性能,可以降低材料在角膜移植后发生干眼症的风险.
关键词:角膜;胶原;硫酸软骨素D07-89(Keynote)基于蜂窝状图案化的多功能生物界面的制备与应用路庆华1,陈双双1,2,陆学民11.
上海交通大学2.
同济大学随着材料科学的发展,人工合成材料在临床医学和生命科学等领域具有广泛的应用.
如何制备具有结构仿生、粘附可控的生物界面已成为近年来的一个基础科学问题.
我们基于蜂窝状多孔结构,通过界面功能化来拓展生物材料在组织工程研究过程中的应用.
首先,为了提供细胞体外培养所需的拓扑结构,基于蜂窝状多孔膜的微米结构,我们采用原位生长聚磷腈纳米结构的方法制备了具有仿生骨组织的微纳米复合多级结构.
我们将所制备的聚磷腈复合多级结构用于细胞培养.
由于聚磷腈聚合物富含P,N元素,所制备的微纳米复合多级结构具有优异的生物相容性,能促进细胞粘附、铺展与生长,有望用于细胞支架.
除了材料表面的拓扑结构对细胞产生重要的影响,调控材料表面的生物粘附性能同样具有重要意义.
受自然界中鱼皮和爬山虎触角的特殊粘附特性的启发,我们以两性离子磺酸甜菜碱聚合物作为功能分子,分别通过浇注法和提拉浸渍法两种方式制备了仿生界面.
其中浇注法可实现界面抗生物粘附,具有学习鱼皮黏液抗污特点.
而在提拉浸渍法改性膜上,具有仿爬山虎伪足多孔结构特征,能促进细胞粘附.
为构筑智能响应的生物界面,我们利用表面原位活性自由基聚合物RAFT的方法将刺激响应N异丙基丙烯酰胺聚合物接枝到孔穴中.
较过去单一的温敏聚合物平面,蜂窝状多孔结构的引入,有利于增强其刺激响应性,有望用于细胞层工程.
单细胞分析是细胞学研究中一项具有巨大应用前景的新技术,蜂窝状多孔膜由于具有有序拓扑结构,可作为单细胞分析技术的基材来实现单细胞培养.
我们以氧化石墨烯为成膜物质,制备了单细胞的尺寸具有较好的空间匹配.
然后引入白蛋白对氧化石墨蜂窝状结构进行表面修饰,从而达到有效控制细胞粘附位点.
更进一步地,将其应用到细胞限域实验中,可以获得较高的细胞限域效率,细胞呈单个分散落于蜂窝状膜的孔结构内部.
该研究结果赋予了仿生蜂窝状多孔膜在生物传感领域的潜在应用.
关键词:蜂窝状多孔结构;生物界面;微纳米结构;可控粘附;单细胞粘附D07-90(Invited)42针对多孔贯通支架三维孔隙复杂表面形貌的微观结构构建及其生物学效应翁杰,李金雨,智伟,张秉君,肖冬琴,王琴西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室、材料科学与工程学院在骨组织工程支架中,多孔支架的结构特性是影响细胞行为、血管生长和骨形成的关键因素.
它不但为细胞的生长和迁移提供模板,同时也为血管生长和骨形成提供充足的空间.
在支架的多孔结构因素中,三维孔隙复杂表面形貌包括粗糙度、微孔隙以及微观结构等,在调控蛋白吸附及细胞生物学行为方面扮演着重要角色,进而影响骨组织再生和新生血管的形成.
大量的研究针对生物材料平直表面构造微纳结构,研究其在细胞行为调控中的作用.
本研究针对多孔贯通支架三维孔隙复杂表面进行微观结构构建,探索多种微观结构构建方法,研究孔隙微观结构在调控细胞行为和骨组织再生中的作用.
具体研究包括:(1)以羟基磷灰石(HA)为基体材料,采用糖球造孔剂及湿化处理技术在多孔HA支架的宏孔孔壁表面构建规则的沟槽结构,通过调整糖球表面水分的含量控制支架表面沟槽的宽度.
(2)在水热条件下,采用环己烷六羧酸辅助磷酸钙在HA支架表面的择优生长,并通过调控环己烷六羧酸浓度,在支架孔隙表面构建不同微纳结构的磷酸钙涂层.
(3)以海藻酸纳修饰多孔HA支架孔隙表面,利用壳聚糖(CMs)和聚乳酸(PLA)微球等为药物载体装载多种促进骨生长药物,采用震荡组装方式将载药微球均匀固定分布在多孔HA支架孔壁表面,获得具有药物缓释功能的微球修饰孔隙表面的多孔支架.
生物学表征研究了孔隙表面微观结构对细胞生物学行为和骨组织再生的作用.
D07-91(Invited)基于细胞薄层的细胞外基质获取及性能的初步研究王小召,周贝贝,陈樽,段茜月,程逵,翁文剑浙江大学材料科学与工程学院,硅材料国家重点实验室近年来的研究发现,细胞外基质(ECM)在细胞增殖、迁移和分化调控中起关键作用.
因此,ECM可能作为一种高性能的调控细胞响应的表面涂层应用.
然而,如何完整的获取、并将ECM牢固地固定在基板上仍然是一个挑战.
本文以体外培养的光致脱附细胞薄层为基础,将之处理之后形成了ECM薄层,通过聚多巴胺固定以及与微纳二氧化钛表面复合等方式将之固载于钛基体表面,并研究不同的细胞薄层处理方式等对所获得的表面层对细胞响应的影响.
研究发现,通过多聚甲醛或乙醇处理能有效地提高ECM层的机械性能和结构,随后通过聚多巴胺层可以在钛基板表面有效固载ECM层.
免疫荧光染色结果显示,不同处理方式引起包括层粘连蛋白和I型胶原蛋白在内的ECM组份分布的差异性.
ALP以及相关的基因表达测试结果显示,多聚甲醛处理得到的ECM表面促进细胞成骨分化的能力强于乙醇处理的ECM.
此外,直接利用不同的表面微纳结构,如二氧化钛纳米棒表层,也可实现ECM在基板表面的固载,固载得到的ECM/TiO2复合层显示出良好的细胞响应性.
这些研究显示,ECM可以有效地作为一种改善材料与细胞相互作用的表面涂层材料应用.
关键词:细胞外基质;细胞薄层;UV光照;细胞片层D07-92AcollagenhydrolysateobtainedfromfishboneforenhancingtheproliferationofMC3T3-E1cellsD.
Ding,Y.
Q.
Huang(黄雅钦)*北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室Collagenhydrolysate(CH)isoneofthemostwidelyusedfunctionalpeptidesforvariousbiomaterialapplications[1].
Inthisresearcharticle,wedescribeanovelCHobtainedfromfishbone(FBCH)asanalternativetotraditionalCHsderivedfrommammaliansourcesusedforbonehealing.
ThemolecularweightofFBCHweremeasuredandtheinfluenceofFBCHonthecellviabilityofMC3T3-E1cellswiththeconcentrationof5,100,200μg/mLwasalsoassessedat24,48,72h,respectively.
Theresearchresultsshowthatthemolecularweightof43FBCHrangedfrom400to2100Da.
TheFBCHcouldpromotetheproliferationofMC3T3-E1cellswiththeconcentrationrangeof5~200μg/mL.
CollagenhydrolysateobtainedfromfishbonecanenhancetheproliferationofMC3T3-E1cellswithlowconcentration.
ThisresearchprovidesasolidfoundationfortheapplicationofFBCHinbonehealing.
Reference:[1]LiuC,SunJ.
Potentialapplicationofhydrolyzedfishcollagenforinducingthemultidirectionaldifferentiationofratbonemarrowmesenchymalstemcells[J].
Biomacromolecules,2014,15(1):436-443.
D07-93晶界活化改善氧化锆牙科陶瓷的表面生物活性柯金环1,2,叶建东1,21.
华南理工大学材料学院2.
国家人体组织功能重建工程技术研究中心氧化锆陶瓷(Y-TZP)由于具有良好的生物相容性和稳定性,优异的力学性能和独特的美学效应,因而成为一种具有良好临床应用前景的牙科修复材料.
但由于Y-TZP陶瓷缺乏生物活性,植入体内后,周围长出的纤维组织会阻碍植入体与周围骨组织的整合,导致结合不够牢固和稳定较差甚至种植失败,影响了其作为牙种植材料的应用.
因此,开发具有生物活性的氧化锆牙科修复材料有着重要的意义.
为了在提高Y-TZP陶瓷生物活性的同时能保持其良好的力学性能,本研究以生物活性玻璃(BG)作为改性剂,在不同的渗透压力(常压、0.
05kPa和0.
1kPa)下,通过在氧化锆陶瓷坯体表层渗透BG前驱体溶胶的方式,在氧化锆陶瓷表层中引入晶界BG相,制备了生物活性氧化锆陶瓷.
对经过改性的Y-TZP陶瓷的显微结构、表面形貌和断口形貌进行了表征,测定了改性Y-TZP陶瓷的体积密度、相对密度、弯曲强度和断裂韧性等材料性能,通过模拟体液(1.
5*SBF)体外矿化研究了改性Y-TZP陶瓷的生物活性,评价了材料的细胞黏附、增殖和分化等细胞生物学性能.
以未经改性的Y-TZP作为对照样,对Y-TZP陶瓷的改性效果和改性机理进行了分析.
结果表明,经过表面渗入BG,高温烧结后,能在Y-TZP陶瓷的表层晶界上形成一层很薄的BG相.
体外矿化实验表明,通过晶界活化,能够有效提高样品表面沉积钙磷石层的能力.
XRD和Raman分析证实,所形成的沉积层为羟基磷灰石(HA).
由此可见,通过BG渗入活化晶界能够赋予Y-TZP陶瓷很好的生物活性.
细胞实验表明,经过BG渗透的Y-TZP材料具有良好的生物相容性,并且晶界渗入BG能促进mBMSCs的铺展、黏附和分化.
理化测试表明,材料的体积密度、相对密度、抗弯强度和断裂韧性随着BG的渗入而有所降低,但在适当的条件下(常压、0.
05kPa)改性后的Y-TZP仍具有良好的力学性能,能够满足临床上对牙科陶瓷材料力学性能的要求.
关键词:氧化锆陶瓷;生物活性玻璃;生物活性;晶界活化D07-94模拟体液中晶粒细化Ti-0.
2Pd表面性能的研究邹承洪1,周清1,杨凯2,3,汪磊1,方雄11.
南京航空航天大学机电学院2.
南京军区总医院3.
陆军航空兵学院耐缝隙腐蚀的Ti-0.
2Pd也是一种优质的生物材料,他具有接近纯钛的比强度和更优良的耐蚀性.
等通道转角挤压处理(ECAP)使得Ti-0.
2Pd合金的机械性能得到提高,本文研究了ECAP处理Ti-0.
2Pd的表面亲水性、在模拟体液中的耐蚀性和表面CaP化.
应用电化学的动态极化和交流阻抗试验、水滴接触角试验和X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)的电子能谱(EDS)方法分别对耐蚀性、亲水性和表面成分及其数量进行了研究.
44结果表明与粗晶和马氏体组织Ti-0.
2Pd相比,晶粒细化后合金的耐蚀性得到提高,表面具有更高的电荷转移电阻;发现在表面粗糙度相同的情况下,ECAP处理使得Ti-0.
2Pd表面接触角减小,亲水性增强;XPS、SEM和EDS的分析和观察表明ECAP钛表面沉积物数量增多且Ca、P含量增加,CaP比在1:0.
7~1:4.
4之间,ECAP处理使得更多的Ca、P和O元素沉积于表面,包括基本表面和表面沉积物中.
认为增强的耐蚀性与表面沉积物数量增加有关得到的结论为晶粒微细化的Ti-0.
2Pd耐蚀性增强,表面沉积物数量增加且Ca、P、O成分增加.
ECAP处理有利于Ti-0.
2Pd的骨细胞附着和生长.
关键词:表面性能;耐蚀性;亲水性;CaP;Ti-0.
2Pd墙展D07-P01硅酸盐复合骨水泥的制备及体内评价马兵1,郇志广1,徐晨1,马南2,朱海波2,常江11.
中国科学院上海硅酸盐研究所2.
上海市徐汇区中心医院骨科目的:目前研究的硅酸盐基骨水泥是一类生物相容性良好的生物活性材料,并且在体外浸泡于模拟体液中具有良好的体外降解能力.
然而,目前鲜有证据表明硅酸盐基骨水泥在体内也具有良好的支持骨再生的能力.
在本研究中,我们通过兔股骨缺损模型,在体内评价硅酸盐基复合骨水泥(CSC)诱导骨再生的能力.
方法:本实验中研究的CSC骨水泥是由硅酸三钙、硫酸钙和45S5生物玻璃三种成分按照35%、35%和30%的质量比组成.
在体外,对于材料的自固化时间和力学性能进行研究,并通过体外浸泡模拟体液以及动物体内植入等实验,对材料的生物活性和体内诱导骨再生的能力进行研究.
结果:CSC具有符合临床规定的自固化时间;力学强度随着时间的延长而增加;CSC在体内植入时,由于其较好的机械强度保持其结构的完整性;组织学观察显示,随着时间的推移,CSC界面处的骨接触面积逐渐增大.
结论:CSC骨水泥能够与周围骨组织形成紧密接触,支持新骨形成.
但由于CSC的体内降解相对缓慢,仍需要进一步研究提高其体内的降解速度,以满足其作为临床应用的骨移植材料的要求.
该实验研究为CSC的临床应用提供了有效的体内实验证据,说明其具有潜在的临床应用性.
关键词:硅酸盐;骨水泥;生物活性玻璃;体内D07-P02多尺度细菌纤维素基组织工程尿道支架的初步研究李喆1,颜志勇1,姚勇波1,许志1,陈仕艳2,王华平2,冯超3,吕向国31.
嘉兴学院2.
东华大学3.
上海交通大学附属第六人民医院目的:以细菌纤维素为基质材料,设计并构筑能够模拟天然尿道组织多尺度结构的组织工程支架.
方法:采用超声影像学技术获取尿道组织图像信息,构建尿道组织三维宏观数字模型.
通过三维打印得到组织实体模型,并利用硅胶倒模,得到尿道组织硅胶模具.
将明胶-蚕丝蛋白混合溶液倒入模具,经冷冻干燥得到具有特定三维形貌的明胶蚕丝蛋白复合多孔支架.
进一步采用细菌纤维素原位模板合成技术,45在多孔支架孔壁上表面"涂覆"纳米纤维网络,得到纳米纤维、微米多孔、宏观形貌可控的细菌纤维素基尿道组织工程支架.
结果:细菌纤维素基组织工程尿道支架具有与天然尿道组织相似的宏观形貌,支架内部为相互连通的多孔结构,平均孔径为(140±34)μm,同时在其微米级孔壁表面修饰着模拟天然细胞外基质结构的纳米纤维网络,纳米纤维直径为(20~40)nm.
结论:采用间接三维打印技术与细菌纤维素原位模板合成技术设计并成功构建出了兼具宏观形貌、微米级多孔和纳米级纤维的细菌纤维素基组织工程尿道支架.
关键词:尿道组织工程;细菌纤维素;多尺度结构;微米多孔结构;纳米纤维结构D07-P03磁性羟基磷灰石复合支架表面形成的蛋白冠通过激活丝裂原蛋白激酶信号通路促进细胞增殖朱月,杨琦,何静,吴尧四川大学生物材料工程研究中心目的:目前,将磁性纳米颗粒复合到各种基体支架(羟基磷灰石生物陶瓷、胶原、聚(L-丙交酯)、聚ε-己内酯等)所制备的磁性复合支架已显示出对骨相关细胞的增殖具有显著的改善效果.
然而,对于磁性支架刺激细胞增殖的机制在很大程度上仍然是未知的.
当生物材料在体内使用时,其表面立即吸附一些内源性的蛋白质,从而形成大分子复合层,通常被称为"蛋白冠".
一旦支架进入生物流体,其表面所形成的蛋白冠的组成成分、数量等可能影响细胞的功能,包括细胞粘附,迁移,增殖和分化.
因此本文从蛋白冠的角度探讨了磁性支架促进细胞增殖的机理.
方法:首先,将四氧化三铁磁性纳米粒包埋在与骨基质的无机组分相似的羟基磷灰石陶瓷支架(HA)中来制备磁性羟基磷灰石复合支架(MHA).
磁性羟基磷灰石支架表现出优异的超顺磁性和对MC3T3-E1细胞增殖的促进作用.
其次,将HA和MHA分别在体外(胎牛血清,细胞外分泌物、细胞培养液)和体内(大鼠股骨)等不同条件下孵育,用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳、LC-MS/MS等对HA和MHA支架表面所形成的蛋白冠进行表征.
最后,用酶联免疫吸附测定细胞内相关蛋白的表达水平.
结果:结果显示,磁性纳米颗粒(MNPs)-渗透的HA支架改变了蛋白冠的组成,与HA支架相比,MHA表面吸附更多与钙离子,G蛋白偶联受体(GPCR)和MAPK/ERK级联相关的蛋白质.
通过酶联免疫吸附测定MAPK/ERK信号通路中关键蛋白丝裂原激活的蛋白激酶激酶1/2(MEK1/2)和细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)的表达水平,发现MHA组两种蛋白的表达量均显著高于HA组,用抑制剂抑制MAPK/ERK信号通路后,MHA组MEK1/2和ERK1/2的表达量明显降低(低于HA组),细胞增殖降低.
结论:MHA通过富集功能蛋白可有效激活MAPK/ERK信号通路,从而促进MC3T3-E1细胞增殖.
关键词:蛋白冠;细胞增殖;丝裂原活化蛋白激酶信号通路;磁性纳米粒子;磁性羟基磷灰石支架;组织工程D07-P04掺杂ZnO的TiO2纳米结构免疫及抗菌性能研究封旭佳1,姚生莲1,王秀梅2,王鲁宁11.
材料科学与工程学院,北京科技大学,中国2.
材料学院,清华大学,中国3.
新金属材料国家重点实验室,中国目的:表面具有纳米尺度氧化层的钛植入体表现具有优良的生物相容性与骨整合能力,但植入过程可能会引发后续的细菌感染及体内的免疫反应.
本工作在纳米TiO2阵列表面掺杂氧化锌纳米颗粒,并研究不同锌含量的抗菌、免疫性能.
46方法:通过阴极电沉积法在直径约为70nm的二氧化钛(TiO2)纳米管结构上掺杂氧化锌(ZnO)纳米颗粒,采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射(XRD)对其表面形貌、成分及物相进行表征.
通过检测金黄色葡萄球菌的行为,评价掺杂ZnO的TiO2纳米阵列(TNT-ZnO)的抗菌性能.
在TNT-ZnO表面培养巨噬细胞RAW264.
7,通过CCK-8法、细胞活死染色评估巨噬细胞的增殖及活性,采用SEM观察细胞的粘附行为.
结果:TNT-ZnO表现出显著的抗菌性能,且随着锌含量的增加抗菌性能增强,抗菌率最高可达99.
3%.
TNT-ZnO对巨噬细胞的增殖及粘附起到了明显的抑制作用,可用于预防免疫反应引发的慢性炎症甚至控制炎症反应.
同时,ZnO纳米颗粒中锌离子的释放是一个缓慢、长期的过程.
结论:TNT-ZnO可以有效改善钛基植入物的抗菌及免疫性能并提高植入的成功率,在未来植入领域具有广阔的应用前景.
关键词:TiO2纳米结构;ZnO;免疫;抗菌D07-P05多功能线粒体靶向金纳米颗粒在肿瘤检测与光动力治疗中的应用杨雅敏南京航空航天大学目的:为了进一步提高光动力治疗的肿瘤杀伤效果,本文设计制备了基于金纳米粒子的多功能光敏剂输送载体,实现肿瘤细胞的特异性聚集,并进一步靶向至线粒体,以显著增强传统光敏剂的疗效.
方法:采用聚乙烯亚胺作为还原/稳定剂,在紫外光照冰浴条件下,基于原位还原法制备粒径为45nm左右的金纳米粒子.
由于脂质阳离子三苯基膦对线粒体具有很高的亲和力,本文采用硫代硫酸钠与亲脂性阳离子(3-丙羧基)三苯基溴化膦(TPP)反应完成TPP巯基化并修饰于金纳米粒子表面,合成TPP-纳米金复合物(TPP-AuNPs).
应用紫外-可见光吸收光谱、动态光散射、扫描电子显微镜、zeta电位仪、红外光谱、表面增强拉曼光谱等检测手段对金纳米粒子粒径、形貌、表面电荷以及化学成分等进行表征.
应用MTT方法及活-死细胞染色试剂盒等研究了TPP-AuNPs在肿瘤细胞MDA-MB-231光动力治疗中的增强效应,采用荧光显微镜及透射电子显微镜观察了TPP-AuNPs在肿瘤细胞内的分布.
结果:所制备的TPP-AuNPs能成功靶向到肿瘤细胞的线粒体,与仅使用传统光敏剂5-氨基酮戊酸(5-ALA)的光动力治疗相比,5-ALA-TPP-AuNPs组细胞在光照后细胞内单态氧产量明显升高,对肿瘤细胞的杀伤力显著增加.
与此同时,由于金纳米粒子表面等离子元共振特性,TPP-AuNPs在表面增强拉曼光谱(SERS)下能检测出特异性谱峰,并且在进入到活细胞内后仍然具有SERS性能.
结论:具有表面等离子共振特性及光学特性金纳米颗粒能够作为增强剂应用于光动力治疗中,显著提高对于肿瘤细胞的杀伤,经表面修饰具有线粒体靶向特性的金纳米颗粒能使疗效进一步增强,还可同时作为高灵敏度的探针,在细胞成像、生物示踪、分子检测等领域具有潜在的应用价值.
关键词:金纳米粒子;线粒体靶向;光动力疗法D07-P06纯锌在模拟体液中初期腐蚀行为的研究孟瑶1,刘丽君1,董超芳2,岩雨2,王鲁宁11.
材料科学与工程学院,北京科技大学,中国,1000832.
新材料技术研究院,北京科技大学,中国,1000833.
新金属材料国家重点实验室,中国,100083目的:本工作研究纯锌在模拟体液中初期(6小时-336小时)的腐蚀行为和腐蚀产物的演化.
47方法:跟踪分析试样和溶液随时间的变化情况,记录不同周期溶液的pH变化和溶液中锌离子浓度变化,同时借助于扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)来综合分析纯锌的腐蚀产物和腐蚀方式.
结果:溶液pH在336小时内从7.
40微幅升高至7.
63.
腐蚀产物形态为球状且随时间增多.
纯锌在初始阶段主要为均匀腐蚀,腐蚀速率约为0.
060mmy-1.
纯锌在模拟体液中的初始腐蚀产物主要由氧化锌和锌/钙的磷酸根产物组成.
同时,综合研究结果提出了初期阶段的腐蚀机制以及浸泡时腐蚀产物形成的演变.
结论:纯锌在模拟体液中腐蚀初始阶段具有理论适中的腐蚀速率和腐蚀行为,可能作为制备可降解血管支架的材料.
关键词:纯锌;模拟体液;腐蚀;腐蚀产物D07-P07pH和ROS双响应性基因递送载体的构建张瑜芯1,马胜男1,周洁1,何一燕1,2,顾忠伟1,21.
四川大学生物材料工程研究中心2.
南京工业大学目的:成功的基因治疗策略依赖于安全高效的基因传递系统的发展.
非病毒载体近年来发展迅速,其中聚乙烯亚胺(polyethylenimine,PEI)是近年来研究最为广泛的阳离子多聚物非病毒基因载体.
通常情况下,肿瘤中的pH比正常组织中低.
另外,与正常组织相比,癌细胞中活性氧(ROS)高度表达.
为了提高纳米载体在疾病靶点的聚集以及提高肿瘤细胞的摄取效果,我们可以利用正常组织与肿瘤微环境的特殊差异设计肿瘤微环境响应性的新型纳米载体.
方法:基于以上分析,本课题通过ROS敏感的基团缩硫酮(TK)将疏水基团氟碳链(F)和阳离子载体PEI连接起来,并将穿膜肽TATa修饰在PEI上,合成pH和ROS双响应性的两亲性化合物F-TK-PEI-TATa.
由于TAT对细胞的摄取是非特异性的,将TAT的赖氨酸残基上的胺基修饰为琥珀酰胺,抑制其在血液循环中的非特异性反应.
而在酸性条件下,TATa琥珀酰胺键迅速水解,恢复TAT的穿膜能力,使其在肿瘤部位富集,增强其抗癌能力.
该两亲性化合物与带负电的核酸分子通过静电作用压缩成F-TK-PEI-TATa/DNA复合物,克服核酸难以穿透细胞膜的障碍.
结果:通过红外光谱、质谱和核磁共振氢谱,验证F-TK-PEI-TATa的分子结构正确.
凝胶阻滞试验表明,该两亲性分子压缩DNA的最低N/P比为1.
同时,该两亲性分子压缩DNA能够形成粒径为115nm的规则的球形纳米粒子.
与PEI25KDa相比,F-TK-PEI-TATa在Hela细胞和HEK293T细胞中的毒性更低且转染效率更高.
同时,激光共聚焦和流式细胞术的结果均表明,与PEI25KDa相比,F-TK-PEI-TATa的细胞摄取率更高.
结论:综上所述,pH和ROS双响应性的F-TK-PEI-TATa/DNA复合物是一种潜在的非病毒基因递送载体,为癌症的治疗开辟了一条新的道路.
关键词:基因递送;双响应性;穿膜肽D07-P08StructureModulationandCouplingColorMechanisminLithiumDisilicateGlassInducedbyElectricFieldPeiZhangShaanxiUniversityofScience&TechnologyLithiumdisilicateglass-ceramicisoneofthemostcommonhighsimulationaestheticdentistryrestorationmaterials.
Itisanimportantstudyforthismaterialtohaveagoodmechanicalperformancematchingnaturalteeth,similarcolor,andgoodtranslucency.
AsthetransparencyandcolorstabilityoftheGCisnoteasytobeoptimized48atthesametime,inourproject,sampleswithfinesize,propercoloringandgoodtranslucencyaregotbyapplyingofelectricfieldtosinterprocess.
Thecolorofthematerialiscoupledtothestructuralcolorcausedbynon-coherentscatteringofthegrainandpigmentarycolor,thereforecorrelationbetweenelectricfieldparameters,grainmorphology,pigmentratioandchromaticityparametersareestablishedonphaseandmicrostructureanalysistoexplaincolorvariation,thenprovidetheoreticalbasisforcontrollablecolormatchingprocess.
Theeffectofelectricfieldoncrystalgrowthprocessisdiscussedtodemonstratethecontrollabilityofmicrostructures,andmechanismofcouplingcolorisillustratedtoobtainaavailablecolorscheme.
Theaboveresultswillhelpunderstandthestructuralcoloringlassceramic,andachievetheidealoptimizationoftheappearanceoflithiumdisilicateglassceramic.
Keywords:Lithiumdisilicate;Electricfieldinduction;Microstructure;Structuralcolor;CouplingcolorD07-P09含SiO2改性纳米锰锌铁氧体磁性透钙磷石的制备与表征张开丽1,李光大1,赵三团2,张楠1,冯文坡1,梁高峰11.
河南科技大学医学技术与工程学院2.
河南科技大学材料科学与工程学院目的:本文将SiO2改性的纳米锰锌铁氧体与透钙磷石骨水泥复合,制备新型的磁性透钙磷石骨水泥,并对材料的固化性能、抗溃散性能、晶相组成、显微结构、磁性、磁热性能、降解性能等进行了表征,研究SiO2改性锰锌铁氧体对透钙磷石骨水泥性能的影响.
方法:采用共沉淀法制备骨水泥原料β-磷酸钙;采用共沉淀法制备纳米锰锌铁氧体;以二氧化硅液相水解包裹的方法制备SiO2改性的锰锌铁氧体;使用吉尔摩针法测定骨水泥固化时间;使用注射器挤出法测定可注射性及抗溃散性;采用XRD表征材料晶相组成,以SEM观察材料显微结构,使用VSM表征材料磁性,以交变磁场生成仪检测磁热性能,采用模拟体液浸泡法测材料失重率表征降解性能.
结果表明:未掺杂铁氧体的骨水泥固化时间仅约2min,加入SiO2改性锰锌铁氧体后,水泥固化时间被延长到10min以上,同时材料仍抗溃散,且可注射性增强.
铁氧体的加入还使复合骨水泥的结晶性状发生了改变.
同时SiO2改性锰锌铁氧体的掺入量达到约20wt%时会导致骨水泥部分固相原料β-磷酸钙不能转换成透钙磷石.
VSM实验表明,随着铁氧体含量增加,材料饱和磁化强度增加,在铁氧体掺入量为20wt%时,在充磁至1.
6x106A·m-1时,饱和磁化强度达到约10A·m2·kg-1.
在交变磁场下(f=250kHz,AF=2.
1*103A·m-1)20min可以实现约20℃的升温.
将SiO2改性锰锌铁氧体的含量约20wt%的试样浸泡入模拟液中浸泡7d和14d后,失重率分别约为4%和8%,浸泡7d后既可观测到浸泡液中有少量絮状物,表明材料可降解.
结论:在透钙磷石骨水泥红加入SiO2改性纳米锰锌铁氧体可以制备出磁性和磁热性能良好的骨水泥,同时材料抗溃散,可注射,可降解,具有一定的应用前景.
关键词:锰锌铁氧体;透钙磷石骨水泥;磁性;磁生热D07-P10聚乳酸/纳米羟基磷灰石复合微球的可控化制备颜冬1,S.
MKoraleGedara2,韩颖超1,戴红莲1,王欣宇1,李世普11.
材料复合新技术国家重点实验室,湖北省生物材料工程技术研究中心,武汉理工大学,武汉市430070,中国2.
FacultyofAppliedSciences,SabaragamuwaUniversityofSriLanka,Belihuloya,70140,SriLanka目的:聚乳酸(PLA)具有良好的生物相容性和生物降解性,在组织缺损修复方面表现出优异的性能.
但单纯的聚乳酸缺乏成骨活性,其降解的酸性产物会造成局部的无菌性炎症.
纳米羟基磷灰石(HAP)具49有良好的生物相容性、生物活性和成骨活性,可为骨缺损修复提供钙、磷来源,并能减轻聚乳酸降解引起的无菌性炎症.
因此,将PLA与纳米HAP复合,可望得到兼具聚乳酸良好生物降解性和机械性能、HAP良好成骨活性的骨修复用材料.
方法:本文采用乳液溶剂挥发法,通过研究聚乳酸浓度、有机溶剂种类、聚乙烯醇浓度、油水比、搅拌速度、温度、纳米HAP尺寸和含量对聚乳酸/纳米HAP复合微球形成的影响,包括复合微球的形貌和尺寸,获得一种聚乳酸/纳米HAP复合微球的可控化制备技术.
结果:实验发现,通过调整乳液溶剂挥发法的工艺参数(聚乳酸浓度为10~50g/L,油水比为1:100~1:10,搅拌速度为500~1500r/min,聚乙烯醇浓度为1~9g/L)可制备出10μm~120μm的复合微球.
随着聚乳酸浓度和油水比增加、搅拌速度和聚乙烯醇浓度减小,复合微球尺寸增大.
增大聚乙烯醇浓度可有效减小复合微球尺寸,但较高的聚乙烯醇浓度会造成微球粒径不均匀.
在此基础上进一步结合超声乳化技术,可得到1μm~10μm的复合微球.
扫描电镜表明,微球表面光滑,但表面有坑洞,部分微球表面会附着少量团聚的羟基磷灰石;在油相有机溶剂中掺入一定量的丙酮可明显减少表面坑洞;当掺入37℃,60℃,80℃和煅烧大颗粒HAP时,随着HAP制备温度升高,羟基磷灰石晶粒尺寸增大,复合微球表面坑洞增大,表明HAP对复合微球表面形貌产生了影响.
结论:通过对乳液溶剂挥发法结合超声乳化技术制备聚乳酸/纳米HAP复合微球的研究,实现了复合微球的可控化制备,有望用于骨组织缺损修复用材料和药物载体.
关键词:聚乳酸;纳米羟基磷灰石;复合微球;乳液溶剂挥发法;可控化制备D07-P11含LPSO结构生物可降解Mg-Gd-Cu-Zr合金的组织与腐蚀行为研究戴建伟南京工程学院材料工程学院目的:为了阐明合金成分和长周期堆垛有序(LPSO)结构的体积分数对生物可降解镁合金腐蚀行为的影响机制.
方法:本研究采用重力铸造法制备了Mg-6Gd-1.
2Cu-1.
2Zr(wt.
%)镁合金,利用差示扫描量热仪(DSC)测试了合金的相转变温度,并在DSC曲线指导下对合金进行了温度分别为360、390、420和450℃固溶处理.
通过光学显微镜(OM)、配备有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD)分析了不同状态下镁合金的显微结构,利用浸泡实验和电化学测试评价了合金在模拟体液中的腐蚀行为.
结果:实验结果表明,铸态合金的组织主要由α-Mg基体、分布在晶界边缘的LPSO结构和分布在晶界上的共晶相组成.
随着固溶温度的升高,LPSO结构的体积分数先增加后降低,最后消失;合金中的共晶相含量逐渐减少且分布不均匀.
当固溶温度为450℃时,合金开始出现复熔球、晶界复熔加宽和复熔三角晶界,表明其发生过烧现象.
不同状态下合金的腐蚀速率随着固溶温度的增加先降低,后升高,在固溶温度为360℃下,合金失重和析氢所计算得出的腐蚀速率均为最低,较铸态合金腐蚀速率分别降低了26%和35%.
此外,铸态和固溶态镁合金均表现出局部腐蚀模式.
电化学测试结果表现出与浸泡实验结果相同的趋势:360℃固溶态镁合金的腐蚀电流密度最小,表明其腐蚀倾向最小;交流阻抗图中该合金的低频阻抗模量为最高,表明其耐蚀性能最优.
结论:适宜的热处理工艺可以有效提高合金中LPSO结构的体积分数,进而改善镁合金的耐蚀性能.
关键词:生物可降解镁合金;显微组织;LPSO结构;腐蚀行为D07-P12Fe3O4不同改性方式对磁性生物活性玻璃陶瓷性能的影响张楠1,李光大1,赵三团2,张开丽1,景爱华1,麻开旺11.
河南科技大学医学技术与工程学院2.
河南科技大学材料科学与工程学院50目的:在生物活性玻璃陶瓷中加入SiO2及TiO2改性的Fe3O4制备磁性生物活性玻璃陶瓷,研究不同改性方式的Fe3O4对复合材料晶相组成、磁性、磁生热及生物活性等性能的影响.
方法:采用溶胶凝胶法制备生物活性玻璃陶瓷基体;采用水热法制备Fe3O4;采用液相包裹法制备SiO2及TiO2改性Fe3O4;复合材料采用有机海绵浸渍工艺成型,在不加保护和加保护的方式下煅烧.
采用XRD表征材料的晶相组成,采用VSM表征材料磁性,采用交变磁场生成仪检测材料磁生热性能,采用模拟体液浸泡法表征材料表面反应活性能力.
结果表明:在空气气氛中煅烧时,材料中的Fe3O4无论是否改性,绝大部分都被氧化为Fe2O3,其中加入TiO2改性Fe3O4的复合材料还生成了钛铁氧体.
VSM检测结果显示,在充磁至7.
96x105A·m-1时,Fe3O4不经改性直接与玻璃陶瓷基体混合煅烧后磁性约为2.
9A·m2·kg-1,而SiO2改性Fe3O4与基体复合后材料的饱和磁化强度降到0.
7A·m2·kg-1,TiO2改性Fe3O4与玻璃复合后材料的饱和磁化强度约3.
6A·m2·kg-1.
在交变磁场下(f=360kHz,AF=2.
1*103A·m-1)40min内实现了5-12℃不同程度的升温.
采用保护方式进行煅烧后,Fe3O4相得以保存更多,同时各复合材料的磁性呈现翻倍提高,磁生热能力增强,在相同交变磁场下可实现约10-20℃的升温.
将复合材料浸泡入模拟体液10d后,各复合材料表面均观察到了活性沉积层,虽然与未加入铁氧体的材料相比其表面反应活性有所下降,但是Fe3O4改性方式对复合材料表面反应活性的影响差异并不显著.
结论:SiO2及TiO2改性Fe3O4对磁性生物活性玻璃陶瓷的生物活性影响显著差异不明显,但TiO2改性的Fe3O4方式更有利于提高材料的磁性能.
关键词:四氧化三铁;生物活性玻璃陶瓷;磁性;磁生热D07-P13一种新颖的CuO/Cu2O纳米片的制备方法及其电催化性能的研究胡玄玄,孔春才,杨志懋西安交通大学氧化铜,作为一种廉价的P型半导体,被广泛地应用于光催化、气体传感以及电催化中.
长久以来,基于氧化铜的电催化材料往往需要与粘结剂混合涂覆于电极之上,这样会导致其与电极之间结合力、导电性较差.
本文介绍了一种便利的CuO/Cu2O纳米片的合成方法,通过将处理后的铜箔放置于含有双氧水的反应釜中高温高压反应一段时间之后即可在铜基底上生长出一层超薄的氧化亚铜薄膜以及氧化铜纳米片状结构.
上述产物中超薄片状氧化铜的存在使其具有较高的比表面积、充足的活性位点从而具有优异的电催化性能.
此外,由于反应产物直接生长于铜箔之上,因此这种结构具有良好的机械结合力和导电性能.
电化学测试表明,这种材料具有优异的葡萄糖传感性能,其灵敏度为1.
541mAmM1cm2,检测极限为0.
57μM,线性范围可达到4mM.
同时其具有良好的稳定性和抗干扰性能.
通过对人体血清样本的测试更加证明其作为无酶葡萄糖传感器的可行性.
关键词:氧化铜;电催化;葡萄糖传感D07-P14基于可降解聚氨酯生物材料3D打印构建骨修复支架的研究刘娟1,马宇飞1,罗彦凤2,潘浩波1,阮长顺11.
中国科学院深圳先进技术研究院,生物医药和生物技术研究所,人体组织和器官退行性研究中心,深圳518055,中国2.
重庆大学,生物工程学院,生物流变科学与技术教育部重点实验室,仿生材料科学与工程研究中心,重庆400030,中国51聚氨酯(PU)是一类主链上含有重复氨基甲酸酯的嵌段高分子聚合物,具有良好的分子可设计性.
生物可降解聚氨酯材料一般选择可生物降解的大分子醇,如聚乳酸、聚己内酯等作为软段,被广泛的应用于人工皮肤、骨修复材料等各个方面.
目的:本研究以自主设计的可控降解哌嗪基聚氨酯脲(P-PUU)材料为基础,结合3D打印技术,构建三维生物可降解骨修复支架,旨在为骨缺损提供新的个性化医疗方案.
方法:首先,制备和设计一系列具有降解可控的P-PUU材料.
嵌入碱性分子哌嗪(Piperazine,PP)到聚氨酯主链,提高材料力学性能,其拉伸强度和模量分别可达到30MPa和1GPa以上;同时,PP为碱性物质,能缓解材料降解过程中产生的酸自剧问题,并通过调节其含量及软段物质结构,实现聚氨酯降解速率可控性;并且P-PUU材料具有良好的细胞相容性,促进细胞粘附和增值,为骨修复提供了良好的支架材料基础.
其次,通过3D打印技术构建三维骨修复支架.
3D打印技术有效地构建植入物一体的复杂多孔结构,这些结构有利于骨长入及营养物质输送.
重点考察P-PUU为打印墨水下,打印成型工艺(如气压参数,喷嘴尺寸等)和方式(如冷冻温度及时间等)、溶剂选择等;并通过扫描电镜、micro-CT等评估三维支架理化性质,观察支架结构和形貌.
最后,探讨了三维支架体内外生物性能.
以成骨细胞为例,在支架上接种细胞,通过评价细胞的形态、增值、分化等发现PU支架具有良好的生物相容性;并以大鼠股骨头缺损为动物实验模型,植入PU三维支架,定期处死大鼠,采用micro-CT、组织切片、免疫染色等方法研究了P-PUU支架在体内的降解情况及对骨修复的规律.
结果:采用P-PUU材料,通过3D打印技术,构建出了力学性能和生物相容性良好的三维生物可降解骨修复支架.
结论:P-PUU材料能够作为三维生物可降解骨修复支架,为骨缺损提供新的个性化医疗方案.
关键词:可降解聚氨酯;骨修复;3D打印;三维支架D07-P15壳聚糖冰凝胶界面极性分子的介电弛豫LiYongQiang,ZhangChenXiao,JiaPing,ZhangYuan,YanZhiBo,ZhouXiaoHui,LiuJunMing南京大学微结构国家重点实验室水凝胶的智能材料的功能是基于静电相互作用,分子极化于聚合物的网络结构和网络结构包封的水滴有很大的关联,因此在聚合物,水和聚合物-水之间的界面的极性分子的介电响应(电偶极子)是特别有吸引力的,在聚合物水界面分子的性质仍然是难以捉摸的.
不同于广泛的介电弛豫谱研究聚合物水凝胶的解决方案,在这项工作中,我们研究了壳聚糖水凝胶在水凝固点(冰水凝胶)以下的介电响应,从而可以隔离壳聚糖-水界面分子的贡献.
显示壳聚糖-水界面极性分子与壳聚糖链和水分子相比具有缓慢的介电弛豫,但具有大的极化,并且超过104Hz的介电弛豫基本上很弱.
这些界面极性分子的介电松弛的热活化能可以高达0.
93eV.
本工作提供了一个表征聚合物-水静电相互作用和界面极性分子的平台,有助于了解基于壳聚糖的水凝胶材料的微结构性质的关系.
关键词:壳聚糖水凝胶;介电弛豫;聚合物-水界面极性分子;热活化能D07-P16聚赖氨酸树状大分子改性壳聚糖纳米粒药物控释性能研究牛阳阳1,闻燕1,2,刘晗1,顾忠伟21.
天津商业大学理学院2.
四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心目的:为了克服肽类树状大分子作为药物载体单独使用时的尺寸缺陷,并利用壳聚糖良好的生物相容性及pH敏感特性,本文将三代聚赖氨酸树状大分子引入壳聚糖骨架中,得到pH敏感的树枝化壳聚糖.
52所得树枝化壳聚糖主要依靠亲疏水作用自组装成核壳结构的纳米粒.
利用其pH敏感特性实现纳米粒对盐酸阿霉素的控制释放.
方法:通过壳聚糖的氨基与三代聚赖氨酸树状大分子的羧基之间的酰胺化反应制备聚赖氨酸树状大分子改性壳聚糖.
该壳聚糖衍生物在水溶液中自聚集成以聚赖氨酸树状大分子为核,以壳聚糖为壳的核壳型纳米粒.
对纳米粒的制备条件进行优化,以获得尺寸适合的纳米粒.
采用紫外分光光度法测定盐酸阿霉素在纳米粒中的载药量及包封率.
采用紫外分光光度法、动态光散射和TEM考察不同pH下纳米粒的体外释药性能.
结果:当pH由7.
4降到5.
1时,聚赖氨酸改性壳聚糖纳米粒的粒径增大,盐酸阿霉素的释放速率明显加快.
在pH7.
4下,盐酸阿霉素释放缓慢,4h内盐酸阿霉素的累积释放率仅为10%,1d以后趋于稳定.
在pH5.
1下,盐酸阿霉素被快速释放,1h内累积释放率达35%.
结论:树枝化壳聚糖纳米粒包载盐酸阿霉素以后,在生理pH7.
4条件下,盐酸阿霉素缓慢释放,而在pH5.
1条件下,盐酸阿霉素快速释放,1h内累积释放率达35%.
研究结果表明,树枝化壳聚糖纳米粒对盐酸阿霉素具有良好的pH控释性能.
天津市自然科学基金面上联合资助项目(15JCYBJC51000),中国博士后科学基金第58批面上项目(2015M582552)资助,天津商业大学国家基金培育项目(160118),国家级大学生创新创业训练计划项目(201510069018)关键词:壳聚糖;聚赖氨酸树状大分子;pH敏感;盐酸阿霉素D07-P17多重响应聚合物纳米粒子的制备与表征金玉顺1,章卫瑾*1,21.
北京石油化工学院材料科学与工程学院,北京1026172.
北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029具有核壳结构的智能纳米粒子在药物控释领域备受关注.
通过功能分子器件与结构设计,可以控制颗粒的大小、表面性能以及纳米粒子的外界刺激响应性.
5-氟尿嘧啶(5-FU)是一种抑制肿瘤细胞的嘧啶类核苷酸形成的抗代谢药物,对多种肿瘤有明显疗效.
但5-FU毒性较大,不良反应多,为降低毒性,对其控制释放体系的研究正日益受到人们的重视.
本论文以甲基丙烯酸羟乙酯为引发剂,通过丙交酯的开环聚合制备了具有双键官能团的PLA大分子单体.
然后以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为温敏性单体、甲基丙烯酸(MAA)为pH敏感性聚合单体,与PLA大分子单体进行自由基共聚反应制备了具有热响应、pH响应以及可生物降解特性的两亲性共聚物PLA-g-P(NIPAm-co-MAA),然后以5-氟尿嘧啶为模型药物制备了多功能纳米抗肿瘤药物.
体外药物释放结果表明,PLA-g-P(NIPAm-co-MAA)纳米粒子在缓冲溶液中平稳缓慢地释放5-FU,累积药物释放率随时间增加缓慢增长,无突释现象,并表现出良好的温度、pH响应性,因此可以更精准地靶向控释药物,减少对正常组织器官的毒害,提高其定位性和靶向能力.
关键词:智能纳米粒子;两亲性共聚物;药物释放D07-P18多糖基温敏水凝胶与术后防粘连孙红1,张二帅2,郭旗2,姚芳莲21.
华北理工大学基础医学院,河北唐山0630002.
天津大学,化工学院,天津300350由于术后粘连的普遍性和粘连后果的严重性,对于术后粘连的预防成为临床上亟需解决的医学难题之一.
可注射温敏水凝胶由于兼具液态类材料的操作便利性和固态类材料的物理屏障性,并能结合微创疗法,在术后防粘连领域得到了广泛的关注.
针对现有的可注射凝胶在预防术后粘连方面存在的生物安全性差及53防粘连效果不佳等问题,本文以天然多糖为基材制备了温敏性可注射水凝胶,在对其温敏性及体内外生物相容性和降解性研究的基础上,建立了不同的粘连模型并对所制备水凝胶的防粘连效果进行了评价.
结果表明,本文所制备的天然多糖基温敏可注射凝胶,具有良好的生物相容性和生物可降解性,将其用于术后粘连的防治,不仅提高了手术操作的便利性,而且在多种粘连模型中均显示出良好的预防术后粘连的效果.
因此,本文的研究为术后粘连的预防提供了一类安全可靠的新材料,具有潜在的临床应用前景.
关键词:可注射温敏水凝胶;术后粘连;粘连松解术;肝切除术D07-P19炭/炭复合材料表面颗粒释放规律研究殷延雄,于澍中南大学粉末冶金研究院,410083目的:采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺在炭/炭复合材料(C/C)表面制备涂层,得到炭/炭-碳化硅涂层材料(C/C-SiC)以及炭/炭-二氧化硅涂层材料(C/C-SiO2).
方法:通过对比分析72h内三种炭基复合材料表面颗粒释放规律、以及材料-细胞直接接触情况来考察炭基复合材料的生物相容性.
结果表明:72h内三种材料表面颗粒释放量为:C/C-SiO2>C/C>C/C-SiC,释放曲线呈偏峰状态,在8h达到拐点,至36h趋于平稳;滤液分析表明,三种材料各自的滤液中仅有极少颗粒,颗粒之间无离子交换.
细胞直接接触实验表明:三种材料对L929细胞无明显毒性作用,72h内C/C-SiC材料的生物相容性最优,其次为C/C及C/C-SiO2材料.
D07-P20APreliminaryBiomechanicalStudy:ModulationofStemCellMorphologyinSyntheticStress-StiffeningHydrogelsKaizhengLiu1,2,SilviaM.
Mihaila2,EgbertOosterwijk2,PaulH.
J.
Kouwer1andAlanE.
Rowan1,31.
InstituteforMoleculesandMaterials,RadboudUniversity,Nijmegen,TheNetherlands2.
DepartmentofUrology,RadboudInstituteforMolecularLifeSciences,Nijmegen,TheNetherlands3.
AustralianInstituteforBioengineeringandNanotechnology,TheUniversityofQueensland,Brisbane,AustraliaFullysynthetichydrogelswithbiomimeticpropertieshaveemergedasatypeofmaterialshighlypromisingforcellularbiophysicalstudies.
Recently,anewpolyisocyanopeptide(PIC)hydrogelwasreported,whichisfullysyntheticbutcloselymimicsthenonlinearmechanicalpropertiesofbiogelsafteracriticalstressisapplied.
Thispropertyisknownasstress-stiffening.
Stemcellstudiesshoweddifferentiationintodifferentlineages,dependentonthebiomechanicsofthepolymer.
Inthisresearch,wefocusonthemodulationofstemcellmorphology.
ThePIChydrogelwassynthesizedandfunctionalizedwithcelladhesivepeptideGRGDS(Gly-Arg-Gly-Asp-Ser).
Humanadipose-derivedstemcells(hASCs)wereencapsulatedinsidehydrogels,followedbyaseriesofmorphologicalcharacterizations.
OurresultshighlightthesuitabilityofPIChydrogelasanartificialextracellularmatrix(aECM)andprovideinsightsintobiomechanicsatthecell-matrixinterface.
仅发表论文D07-PO01选区激光熔化制备多孔TC4合金的结构及力学性能吴艳琳1,2,王勇1,2,乔丽英1,2,张远峰1,21.
重庆大学材料科学与工程学院542.
国家镁合金材料工程技术研究中心目的:为了改善植入物与人体骨的力学相容性,避免应力屏蔽效应,采用选区激光熔化(SLM)技术制备了多孔Ti6Al4V合金.
方法:运用CAD设计出Φ8*10mm多孔试样模型,SLM成型参数为:激光功率170W,扫描速度1.
2m/s、扫描间距0.
1mm、光斑直径0.
1mm、铺粉厚度0.
04mm,成型过程中通入氮气保持成型仓内的氧含量低于0.
2wt%.
利用扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线光电子能谱(xps)等对多孔钛试样的孔隙结构、显微组织、表面成分等进行分析,并且测试了试样的显微硬度和压缩性能.
结果表明:多孔钛成型件金相组织主要为细小针状的α,相,孔隙率约为48%,平均孔径372+13um、孔壁厚度359+12um,与CAD设计模型相比,孔径减小、壁厚增大、孔隙率降低;样品表面主要检测到Ti4+、Al3+等成分,分析认为这是成型过程中Ti和Al优先在表面发生氧化的结果;成型件侧截面(粉末叠层方向)和横截面(铺粉方向)的显微硬度分别为399.
3和378.
5;压缩过程中多孔钛发生脆性断裂,其弹性模量为7.
6GPa,抗压强度420MPa.
力学性能较相同的致密合金与自然骨更为接近.
结论:SLM技术制备的多孔Ti6Al4V合金满足植入体材料的要求.
关键词:选区激光熔化;多孔钛合金;孔隙结构;力学性能D07-PO02TheinVitroBiocompatibilityandOsteoinductiveActivityStudyofMagnesiumComposedPLGA/TCPPorousScaffoldforBoneRegenerationCairongLi1,JianqiaoSun1,HuijuanCao1,LongLi1,JingLong1,YuxiaoLai1,3,XinluanWang1,LingQin1,21.
ShenzhenInstitutesofAdvancedTechnology,ChineseAcademyofSciences,China2.
DepartmentofOrthopaedics&Traumatology,TheChineseUniversityofHongKong,HongKongSpecialAdministrativeRegion3.
StateKeyLaboratoryofMolecularEngineeringofPolymers(FudanUniversity),ChinaIntroduction:Magnesiumisakindofbiodegradablemetalandwidelyconcernedforitsgoodmechanicalpropertiesandbioactivityabilityinbiomedicalfields,butlimitedwithlowcorrosionresistanceforclinicalapplication.
Bioactiveceramicalkalinecalciumphosphate(TCP)wasprovenhelpfultobonehealingduetoitsbiocompatibilityandosteoconductivity.
Inthisstudy,magnesiumpowderwasincorporatedintothemixedsolutionofpolylactide-co-glycolicacid(PLGA)andTCP,thenfabricatedPLGA/TCP/Mgcompositedporousscaffoldbylow-temperature3DprintingtechnologytooptimizedtheinitialmechanicalpropertiesofPLGA/TCPscaffoldandyieldosteogenesispotentialofthescaffoldforboneregeneration.
Materials&Methods:TheporousPLGA/TCP/Mgcompositescaffoldswerefabricatedat30Cusinganadvancedlow-temperaturerapid-prototypingmachine(CLRF-2000-II,TsinghuaUniversity,China)followingpreviouslypublishedprocedure.
TheTCPpowdersandMgpowderswerethenaddedintothePLGAsolution.
ScaffoldswithdifferentratioofMg(PLGA/TCP/5Mg:5%,PLGA/TCP/10Mg:10%,(PLGA/TCP/15Mg:15%)weredesignedtoestimatetheeffectofMginosteoinductiveactivity.
PLGA/TCPscaffoldswereservedascontrolgroup.
ThestructureofPLGA/TCP/MgporousscaffoldswasobservedbySEManddeterminedbyethanolmethod.
AmebocyteLysate,(VZL/lZ2.
15EU/l)wereusedtodetectedthebacterialendotoxinbythegelmethod.
Simultaneously,theMC3T3-E1cellswereculturedwithleachingdiluentsofPLGA/TCP,PLGA/TCP/5MgPLGA/TCP/10MgandPLGA/TCP/15Mgscaffoldsfor1,3,5and7d,CCK-8assaywasperformedtoevaluatetheproliferation.
TherelativeratiobetweenabsorbanceofALPandtotalproteinwastakenasanindicatorofrepresentingthequantityofALPintheunitquantitativecells.
ThemRNAexpressionofOCandOSTofMC3T3-E1cellsculturedwasevaluatedbyRT-qPCR.
Results&Discussion:ThePLGA/TCP/Mgscaffoldspossessporousstructurewithporosityof81.
6%and55almost100%poreconnectivity,andtheaverageporesizewasabout200mm.
PLGA/TCP/Mgporousscaffoldcouldnotoccurcoagulationwithin24hourswhenexposuretoLimulusAmebocyteLysate(LAL)reagent,andtheresultswereinconformitywithbiosafetyrequiresoftheNationalStandard(GB/T14233.
2-2005).
Meanwhile,theCCK-8resultsfurtherdemonstratedthatMC3T3-E1cellsgrewwellonthesurfaceofthecompositescaffold.
TheexpressionlevelsofALP,OCandOSTweresignificantlyimproved.
ComparedwithPLGA/TCPscaffold,alkalinephosphatase,OCandOSTexpressionswerehigherinPLGA/TCP/Mgscaffoldsrespectively.
Conclusions:PLGA/TCP/Mgisakindofbiocompatibleandhighosteogenicactivitymaterialwhichisexpectedtobeapromisingscaffoldmaterialforbonetissueengineering.
Thelow-temperature3DprintingtechnologyhelpstoyieldauniqueosteoconductivestructureofPLGA/TCP/Mgscaffoldforboneregeneration.
TheadditionofmagnesiumimprovedthebiocompatibilityandosteoinductiveactivityofPLGA/TCPscaffold.
Acknowledgements:ThisprojectwassupportedbytheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramme("863"Program)ofChina(No2015AA020935),NSFCgrant(51361130034and51203178),ShenzhenFundamentalResearchFoundation(JCYJ20120617114912864).
Keywords:Magnesium,CompositeScaffolds,OsteogenicActivityReferences:[1]LingQin,DongYao,LizhenZheng,Wai-ChingLiu,ZhongLiu,etal.
PhytomoleculeicaritinincorporatedPLGA/TCPscaffoldforsteroidassociatedosteonecrosis:Proof-of-conceptforpreventionofhipjointcollapseinbipedalemusandmechanisticstudyinquadrupedalrabbits,Biomaterials.
2015,59,125e143D07-PO03NaF溶液预处理纯镁表面水热合成羟基磷灰石李旭1,2,王勇1,2,乔丽英1,2,姜定成1,21.
重庆大学材料科学与工程学院2.
国家镁合金材料工程技术研究中心目的:镁及其合金具有良好的生物相容性以及可降解性,然而耐腐蚀性差是其广泛应用受阻的最大原因之一.
方法:本文将挤压态纯镁在4g/100mLNaF、5vol%冰醋酸溶液中常温下浸泡8h,在表面制备出结构细小、致密的NaMgF3膜层;随后通过水热法,使用Ca-EDTA、磷酸二氢钾溶液在预处理后纯镁上制备羟基磷灰石膜层.
探究了溶液pH值、处理时间对合成羟基磷灰石的影响.
结果:发现在pH7.
3的溶液中处理4小时,试样表面即可形成致密的针状羟基磷灰石膜层,进一步延长时间,膜层形貌变化不大;XRD、XPS及EDS分析表明膜层中包含NaMgF3、羟基磷灰石以及氟羟基磷灰石.
羟基磷灰石的水热成膜基本过程为:NaMgF3在沉积液中逐渐降解,首先形成分散的含氟羟基磷灰石,随后其不断生长并转化为羟基磷灰石,最终样品表面由平整的针状羟基磷灰石覆盖.
通过电化学实验、浸泡实验比较了不同工艺成膜纯镁在仿生模拟体液中的耐腐蚀性能.
结论:与直接水热合成羟基磷灰石膜层相比,NaF溶液前处理有效抑制了Mg(OH)2的生成,促进了羟基磷灰石的生长,生物耐腐蚀性也进一步提升.
关键词:纯镁;氟化镁钠NaMgF3;羟基磷灰石;涂层D07-PO04基于静电纺包芯纱技术制备多层小口径纳米纤维血管支架王倩1,2,邵伟力1,2,高艳菲1,2,何建新1,2,崔世忠1,21.
中原工学院纺织学院2.
纺织服装产业河南省协同创新中心56小口径血管支架的制备尤其是多层血管支架的制备是近年来血管组织工程的研究热点之一.
本文利用静电纺丝包芯纱技术制备了以聚己内酯(PCL)为皮层,左旋聚乳酸聚己内酯共聚物(PLCL)为内层的纳米纤维血管支架,并对其形貌结构、力学性能进行了表征,此外还通过在血管支架上种植血管平滑肌细胞(VSMCs)和血管内皮细胞(ECs),对其生物相容性进行了评价.
结果显示,纳米纤维支架内层、外层均显示了均匀的纳米纤维直径分布,并具有一定取向.
相比纯的PLCL纳米纤维支架,双层支架显示了更高的强度(30.
3MPa)和更大的断裂伸长率(286.
7%).
初步内皮细胞培养结果表明细胞可以附着和增殖支架的内表面具有大于95%的存活力.
生物实验表明,基于包芯纱技术制备的双层小口径血管支架材料能够更好地支持ECs细胞的粘附、生长,改善内皮化和预防血栓形成.
关键词:静电纺丝;包芯纱;纳米纤维;血管组织工程D07-PO05AMetalCoatingofCopper-TitaniumasPotentialBiomaterialsHengquanLiu1,ChangjiangPan2,NanHunag31.
CollegeofMaterialsandChemistry&ChemicalEngineering,ChengduUniversityofTechnology,ChengduChina2.
FacultyofMechanicalEngineering,HuaiyinInstituteofTechnology3.
KeyLaboratoryforAdvancedTechnologiesofMaterials,MinistryofEducation,SouthwestJiaotongUniversitySomebio-ceramiccoatingswerewidelyappliedtobiomaterialsowingtogoodbiocompalibilityandbiologicallyinertiainclinical,buttheapplicationwaslimitedowingtotheirfriabilityandmechanicalpropertiesonsomemedicaldevices.
Inthiswork,acoppertitaniummetalcoatingaspotentialmedicalmaterialswaspreparedbyphysicalvapordeposition(PVD)method,theratioofcopper-titaniumatomwasregulatedviavarioustargetscurrent.
Thephasestructure,dimensionsdistributionandelementcontentofthecopper-titaniumcoatingweredeterminedbyX-raydiffraction(XRD),X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)andenergydispersivespectrometer(EDS),respectively.
Theadherencestrengthbetweensubstrateandcoatingwascharacterizedvianano-scratchtest,andcellproliferationonvariouscoatingswasemployedtoevaluatethebiocompatibility.
Theresultsshownthatthecoatingwithvariousratiosofcopper-titaniumatomcouldbeobtainedbydiffertargetscurrentanddepositiontime,andtheuniformdistributionofcopperelementinthecoatingwasobservedbyEDSandXPS.
Theproliferationofendothelialcellwouldbepromotingwithlowcopperconcentrate,butwiththecoppercontentrise,increasedcelltoxicity.
Theadherencestrengthbetweenthecopper-titaniumcoatingandsubstrateisfavorableowingtoactasametalcoating,whichmechanicpropertyofcopper-titaniumcoatingissuitableasapotentialbiomedicalmaterial.
Keywords:Copper-TitaniumFilm,AdherenceStrength,CellProliferation,MetalCoatingD07-PO06四硼酸钠催化氧化法制备阵列TiO2研究王亚明,逯峙,王广欣,闫焉服河南科技大学高纯材料研究中心471023目的:钛金属表面涂覆二氧化钛,能够有效改善钛及其合金的生物活性.
方法:本文采用特殊的陶瓷粉体,通过催化氧化的方法在纯钛表面制备阵列状TiO2.
借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、能谱分析等手段对材料的相组成和微观形貌进行表征,研究加热温度和保温时间对阵列状二氧化钛生长的影响.
结果:经过四硼酸钠覆盖催化氧化,纯钛表面会形成阵列状结构的金红石.
结论:在不超过钛的β相转变温度的前提下,逐渐升高加热温度和延长加热时间,均有助于阵列状TiO257的形成,并依据晶体生长理论探索了环境条件对阵列状TiO2生长的影响机理.
关键词:催化氧化;阵列TiO2;晶体生长;机理D07-PO07纯镁表面NaMgF3膜层的制备及其生物腐蚀性能研究李旭1,2,王勇1,2,乔丽英1,2,赖宁1,21.
重庆大学材料科学与工程学院2.
国家镁合金材料工程技术研究中心目的:镁具有良好的生物相容性,且生物可降解,有望用于制备可降解生物植入体,然而,耐腐蚀性差一直是制约镁基生物材料应用的主要原因之一.
方法:本文采用NaF、冰醋酸溶液常温下浸泡的方法,在纯镁表面制备氟化膜层来提高纯镁的耐腐蚀性,通过单因素实验研究了浸泡时间和冰醋酸体积分数对膜层质量的影响;利用SEM、XRD和XPS等分析了氟化膜层的形貌和结构,采用电化学实验、浸泡实验等研究了不同工艺条件下改性纯镁在仿生模拟体液中的耐腐蚀性能,并进行了细胞毒性测试.
结果表明:纯镁表面的氟化膜层由约0.
3μm粒径NaMgF3构成,结构致密、均匀;冰醋酸体积分数和处理时间增加均能提高膜层致密度和耐腐蚀性,然而超过一定值时,膜层上缺陷反而增多,但NaMgF3颗粒尺寸受影响不大,最佳参数为:4g/100mlNaF、5vol%冰醋酸溶液、处理时间8h.
结论:表面氟化改性大大提高了镁的耐腐蚀性,并由于膜层中F的存在,试样在SBF溶液中表面更容易沉积羟基磷灰石;该氟化层没有明显的细胞毒性.
关键词:纯镁;氟化镁钠;生物改性;腐蚀D07-PO08基于多巴胺的镁表面改性和腐蚀性能的研究姚艳1,2,乔丽英1,2,王勇1,2,赖宁1,2,张之轩1,21.
重庆大学材料科学与工程学院2.
国家镁材料工程技术研究中心目的:针对镁合金作为组织工程血管支架的体外培养,因其活性高易腐蚀,在支架与细胞共培养形成血管组织的过程中,镁离子浓度会对细胞凋亡产生影响,故对其做表面改性研究.
方法:本文基于多巴胺对基材的强粘附性能和良好的细胞相容性,结合水热处理层层自组装得到氢氧化镁与聚多巴胺的复合膜层.
利用FESEM,XPS,FTIR,原子力显微镜和静态水接触角测试仪对镁表面膜层的形貌、成分、粗超度,亲疏水性进行表征,分析膜层结构和探讨多巴胺膜的成膜机理;利用电化学和浸泡实验对膜层在仿生环境中的腐蚀性能进行研究,评价改性前后材料的耐蚀性能,并通过追踪pH值变化、腐蚀形貌、腐蚀产物和镁离子浓度等探究膜层的腐蚀降解过程.
结果:结果表明在镁表面成功修饰了聚多巴胺膜层,能改善镁表面的亲水性和粗超度,会有利于细胞的粘附和增殖;能显著降低镁的腐蚀电流密度和其在Hank's溶液中的腐蚀速率,从而减小降解过程中镁离子浓度对细胞的不利影响.
结论:因此,多巴胺对镁表面进行改性后,能形成均匀致密的聚多巴胺薄膜,有效提高基材的耐腐蚀性能.
关键词:组织工程;镁合金;多巴胺;表面改性;耐腐蚀性D07-PO093D打印PLGA/TCP/Mg复合活性多孔支架体外降解性能的研究姚治东,赖毓霄,李龙,李彩荣,龙晶58中国科学院深圳先进技术研究院518055目的:大段骨缺损或是不规则的骨缺损日益增多使骨科临床上希望开发利用合适的骨填充材料可对骨缺损部位进行填充、有效修复并重建骨组织的生物学功能.
骨修复材料的降解性能至关重要,其降解速率会影响到细胞生长、组织再生和宿主反应等细胞过程.
方法:本研究以新型低温沉积3D打印方法制备PLGA/TCP/Mg复合多孔支架材料,并以此支架材料进行了为期20周的体外模拟体液环境的降解实验.
实验支架规格为10*10*10mm3立方体,同时按PT、PT5M、PT10M、PT15M分组.
样品在37℃恒温水浴箱里浸泡于PBS介质中,测定第1h、6h、12h、24h、3d、5d和1-20周各时间点浸泡液pH值的变化;采用ICP测定降解液1-20周次Mg2+、Ca2+离子释放的情况;采用GPC测量0、2、6、8、14周分子量的变化,测量降解前后支架的体积、质量的变化;用Intron力学实验机测定降解前后支架压缩强度的变化.
结果:含镁的复合多孔支架,其溶液中镁离子未达到释放饱和度,降解14周后各组支架体积收缩较PT支架大,含镁支架间体积收缩无显著性差异;镁粉含量对材料降解后的压缩强度、弹性模量有显著影响;降解后期,力学性能主要受支架本体降解后微结构的影响较大;镁粉的加入,1-2周内溶液整体偏碱性,2周之后溶液酸碱度值变化率趋于7.
4以下;支架结构外表的镁离子释放主要集中在降解实验开始的0-2周内;支架中镁含量越高,在降解初始过程中镁离子的释放速率越大;各组含镁支架均在0-4周内具有较高的镁离子释放速率,4周后每周次镁离子释放都稳定在50ppm以内,其支架组分结构具有较好的缓释效果;TCP中钙离子的释放与支架成分中镁含量不具有线性关系;支架降解0-8周内,各组分子量有呈指数下降的趋势.
结论:通过低温沉积3D打印方法制备PLGA/TCP/Mg复合多孔支架材料降解性能完全满足作为骨修复材料的要求.
关键词:骨修复材料;镁;3D打印;骨缺损;降解D07-PO10超小型磁性复合电极材料在多巴胺检测中的应用研究王伟,戴亚堂,张欢,蒲琳钰西南科技大学材料科学与工程学院621010在本文中,通过水热法成功地合成了形状规则、粒径均一的超小型氧化铁(Fe3O4)磁性纳米粒子,并制备成Fe3O4纳米粒子/玻碳电极(GCE)生物医学传感器复合电极材料.
利用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)等方法检测了该传感器对多巴胺(DA)的检测性能研究.
这些结果表明该Fe3O4/GCE生物医学传感器具有优异的电催化活性和快速反应性,对多巴胺的氧化还原有着显著的电子转移检测能力,其检测极限为10nM.
这些结果表明Fe3O4纳米粒子/玻碳电极(GCE)复合材料是一种非常有潜力的与多巴胺相关的生物医学疾病的检测材料.
关键词:超小型磁性纳米粒子;复合材料;多巴胺;疾病检测D07-PO11FunctionizedGrapheneOxideModifiedPoly(lacticacid)PorousBiomaterialsAihuaJing,ChunxinZhang,GaofengLiang,JunjieZhuHenanUniversityofScienceandTechnologyThreeaminecompoundsweremodifiedonthesurfaceofgrapheneoxidegraftedwithpolylacticacidbiomaterialswithasymmetricporousstructureforthefirsttimeforanticancerdrugpaclitaxeldelivery.
ThemorphologyvariationsandthestrongadhesionabilitybetweenamidocyanogenandthegrapheneoxidewereobservedthroughScanningElectronmicroscope(SEM),X-raydiffractionspectrum(XRD),andopticalmicroscopy.
Thecontrolreleaseoftheanticancerdrugpaclitaxelfromtheporousbiomaterialsandtheirbetter59thermalandmechanicalresponseswerestudied.
Thecellactivity,celladhesionandfluorescenceimagingofMCF-7ofhumanbreastcancercellswereindicatingbetterbiologicalresponsesthanpurepolylacticacid.
Ourresultssuggestprospectivedrugcarrierbiomaterials.
Keywords:GrapheneOxide,PolylacticAcid,DrugDelivery,BiomaterialsD07-PO123D打印技术在磷酸钙种植体制备中的应用卢景怡1,2,于慧君1,3,陈传忠1,21.
山东大学深圳研究院2.
山东大学材料科学工程学院/材料液固结构演变与加工教育部重点实验室3.
山东大学机械工程学院/高效洁净机械制造教育部重点实验室骨缺陷是威胁人类健康的一种常见疾病,而有着良好力学、生物性能的由3D打印技术制备的磷酸钙生物材料被广泛认为是用于骨缺陷修复的理想材料,为此本文对3D打印技术在磷酸钙基种植体合成中的研究进展进行了综述.
粘结剂喷射法尤为便捷高效,因而被广泛应用.
块状结构在3D打印种植体中最为常见,而依据骨缺陷处计算机断层扫描图像制得具有特定形状的种植体与缺陷部位契合良好,更适用于临床病例中.
3D打印技术可以获得种植体中空间分布一致的内部连通孔隙,还可以实现特殊药物和骨形态生成蛋白在材料表面的搭载.
大多数3D打印磷酸钙种植体都可通过调控烧结过程中的烧结温度或改变烧结方法来得到较高的力学性能以满足承载部位的负载要求.
文章最后展望了3D打印技术的应用前景.
关键词:3D打印;磷酸钙;种植体;骨修复D07-PO13生物医用TiMoFe合金的微结构表征韩刚北京科技大学材料科学与工程学院100083采用放电等离子烧结的粉末冶金方法制备了高强度、低弹性模量的超细晶医用Ti-Mo-Fe三元合金.
利用Tecnai-G2F20场发射透射电子显微镜和Jems-2010透射电子显微镜对合金中超细化晶粒的晶体结构进行了详细研究.
发现使用放电等离子烧结方法制备的Ti-Mo-Fe三元合金中存在两种相:一种为Ti-Mo-Fe三元合金相,尺寸在500-800nm之间,为体心立方结构,单胞参数a=0.
332nm,属于合金化β-Ti.
Mo、Fe合金元素降低了Ti金属的相变点,使Ti-Mo-Fe合金相在室温下依然保持体心立方结构.
一种为单质Ti相,尺寸在200-500nm之间,为面心立方结构,单胞参数a=0.
431nm,它属于一种新相.
关键词:Ti-Mo-Fe合金;面心立方;电子衍射;电子漫散射D07-PO14MicrostructureCharacterizationofBiomedicalTiMoFeAlloyGangHanSchoolofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,P.
R.
ChinaAmedicalTiMoFealloywithhighstrength,lowelasticmodulusandultrafinegrainsispreparedusingsparkingplasmasinteringpowdermetallurgymethod.
ThemorphologyandthecrystalstructureofnanocrystalsarestudiedindetailwithTecnai-G2F20fieldemissiontransmissionelectronmicroscopyandJems-2010transmissionelectronmicroscopy.
TwotypesofphasesarefoundintheTiMoFealloy.
OneisTi-Mo-Fethreealloyphasewhichisbodycenteredcubicstructurewithlatticeparametera=0.
332nmandthecrystalsizein500-800nm,representativeofβ-Tialloy.
MoandFealloyelementsreducethephasetransitionpointofβ-Ti,60enablingtheTi-Mo-Fealloytomaintainthebodycenteredcubicstructureatroomtemperature.
Theothertypeofphase,afacecenteredcubicTiphasewiththelatticeparametera=0.
431nmandthecrystalsizein200-500nm,isregardedasanewphase.
Keywords:Ti-Mo-Fealloy,facecenteredcubic,electrondiffraction,electrondiffusescatteringD07-PO15Mg-Gd-Dy-Zr合金的降解调控及生物相容性研究刘辰1,2,任政1,张潇1,庞松1,曾羽1,徐永东1,赵新兵21.
中国兵器科学研究院宁波分院2.
浙江大学目的:生物可降解镁基合金以其可降解特性、良好的力学性能及生物相容性等特点而备受关注.
然而,在生理环境中降解速率过快是镁合金目前面临的一个重要问题.
合金化设计和制备是解决改善镁医用研究过程中力学性能和赋予其特殊生物功能的有效途径之一.
但是,合金元素的添加会造成镁合金中析出第二相,甚至会引入杂质元素相.
合金中第二相过多或尺寸过大、杂质引入会直接对其医用效能产生不利影响.
第二相或杂质元素相通常会与镁合金基体之间形成电偶腐蚀,加速基体腐蚀降解.
此外,在生理环境中腐蚀降解残留的第二相和杂质元素可能会引起炎症反应等不良后果.
方法:针对上述问题,本文采用熔体杂质净化效果显著、生物相容性良好、在镁基体中固溶度高的稀土元素Gd和Dy作为合金元素,添加少量Zr元素细化晶粒,设计并制备新型多元稀土Mg-Gd-Dy-Zr镁合金.
通过优化稀土元素含量和热处理加工工艺控制微观组织特征,在确保生物相容性的同时,实现Mg-Gd-Dy-Zr合金在生理环境中的可控降解.
结果:金相结果表明,铸态Mg-Gd-Dy-Zr合金晶粒较大,晶界处存在析出相及凝固时产生的偏析,杂质含量低;均匀化退火后第二相含量明显减少,偏析大部分消除;经过挤压变形后,晶粒细化,第二相尺寸减小.
电化学结果表明,Mg-Gd-Dy-Zr合金在Hank's溶液中可以发生腐蚀降解,且随着合金中稀土元素的增加,Mg-Gd-Dy-Zr合金的耐腐蚀性能先升高后下降,挤压态Mg-Gd-Dy-Zr合金耐腐蚀性较铸态时明显提高.
溶血试验表明挤压态Mg-Gd-Dy-Zr合金不会引起溶血现象.
MTT实验表明Mg-Gd-Dy-Zr合金无细胞毒性,满足外科植入材料的细胞相容性水平要求.
结论:本文从微观组织控制角度提出控制新型稀土镁合金腐蚀降解速率的新方法,为生物医用镁合金中合金元素添加原则和热处理加工工艺制定提供技术方案和理论参考依据.
关键词:镁合金;稀土元素;微观组织;腐蚀降解;生物相容性D07-PO16基于金纳米簇-聚乳酸纤维的新型NO荧光探针的制备朱雯莉1,万锕俊2,李慧丽3*1.
上海交通大学化学化工学院上海2002402.
同济大学医学院上海2000923.
上海交通大学药学院上海200240*Emailaddress:lihl@sjtu.
edu.
cn由于牛血清蛋白稳定的金纳米簇(BSA-AuNCs)易接枝、更稳定、灵敏度高、选择性好、检测快,已经被广泛应用于生物分析、成像和肿瘤治疗中[1].
由于BSA-AuNCs在应用中难于与检测体系分离,本文将AuNCs负载到经聚乙烯亚胺改性的聚乳酸纤维上,制备了金纳米簇-聚乳酸纤维(PLA-AuNCs)NO荧光探针.
其中,BSA-AuNCs的制备是参考文献[2]中的绿色合成技术.
利用聚乙烯亚胺对聚乳酸纤维改性,制备得到的PLA-AuNCs在640nm附近可激发产生比BSA-AuNCs更强的红色荧光.
该荧光可以被NO猝灭.
当NO浓度在0.
05-0.
55mM范围内时,与PLA-AuNCs相对荧光强度之间存在较好的线性关系,61并且检测限为0.
017mM.
与此同时,相对于其它活性氧基(NaClO,H2O2,NaNO2和NaNO3),PLA-AuNCs对NO表现出更高的选择性.
由于金纳米簇-纤维荧光探针制备工艺简单、检测性能良好,可以将其拓展到其它生物应用中,如固体传感器,生物芯片、生物电子学和仿生材料中.
关键词:BSA-AuNCs;聚乳酸纤维;NO;荧光探针62