Ti6Al4V-AlTiN涂层材料在模拟生理环境中的耐蚀性能

目的:通过电化学腐蚀实验和浸泡实验对AlTiN涂层进行耐蚀性能检测,评价其作为一种新型生物材料的可行性。方法:实验于2006-06/08在贵州省材料结构与强度重点实验室完成。AlTiN涂层的制备:采用高度离子化脉冲工艺(H.I.P)在医用Ti6Al4V合金表面沉积AlTiN涂层。实验评估:①运用电化学腐蚀方法对Ti6Al4V-AlTiN涂层材料在模拟人体生理环境中的耐蚀性与Ti6Al4V合金进行对比,光学显微镜下观察Ti6Al4V-AlTiN涂层材料的表面形貌。②借助等离子发射光谱仪检测化学浸泡实验后的溶液中Al,V离子含量,EPMA-1600电子探针观察Ti6Al4V-AlTiN涂层材料的表面形貌。结果:①电化学腐蚀实验:Ti6Al4V-AlTiN涂层材料电流密度在-0.4～0.25A/m2基本处于钝化状态,Ti6Al4V合金在电位为0.5V时电流密度陡然增加,其氧化膜被击穿。光学显微镜观察Ti6Al4V合金表面凹凸不平,有不均匀氧化膜存在;Ti6Al4V-AlTiN涂层材料表面较为均匀,表现出更好的耐蚀性。②化学浸泡实验:Ti6Al4V-AlTiN涂层材料有效地阻止了Al,V离子的释放。化学浸泡7d后EPMA-1600电子探针观察Ti6Al4V-AlTiN涂层材料表面有Ca/P层沉积。结论:Ti6Al4V-AlTiN涂层材料具有一定生物陶瓷材料的耐蚀性能,有可能成为一种新型生物材料。     

Ti6Al4V-AlTiN涂层材料的急性毒性试验

背景:AlTiN陶瓷涂层具有高硬度、优良的摩擦磨损性能、良好的化学惰性和附着力强的特点,非常符合生物陶瓷的特征.为能够进入临床安全使用,需全面评价AlTiN涂层的急性毒性.目的:对Ti6Al4V-AlTiN涂层材料进行急性毒性试验研究,为长期毒性试验和其他毒理学试验提供参考依据.方法:将小鼠左右两侧股四头肌内无菌操作一次注入受试样品Ti6Al4V-AlTiN涂层材料,观察注入受试样品后14 d动物全身情况及注射局部反应情况,试验中设置生理盐水作为阴性对照.结果与结论:小鼠两侧股四头肌内一次注射受试样品,观察14 d后,受试样品各组动物体质量增长与阴性对照组差异无显著性意义.饮食、外观、分泌物、排泄物、呼吸、中枢神经系统及四肢活动无异常、注射局部无充血、红肿、无动物死亡情况及中毒现象.     

Patient care in a biological safety level-4 (BSL-4) environment

The greatest threats to America's public health include accidental importation of deadly diseases by international travelers and the release of biologic weapons by our adversaries. The greatest failure is unpreparedness because international travel and dispersion of biologic agents by our enemies are inevitable. An effective medical defense program is the recommended deterrent against these threats. The United States has a federal response plan in place that includes patient care and patient transport by using the highest level of biologic containment: BSL-4. The DoD has the capability to provide intensive care for victims infected with highly infectious yet unknown biologic agents in an environment that protects the caregiver while allowing scientists to study the characteristics of these new agents and assess the effectiveness of treatment. Army critical care nurses are vital in the biologic medical defense against unidentified infectious diseases, accidental occupational exposures, or intentional dispersion of weaponized biologic agents. Research that carefully advances healthcare using BSL-4 technology addresses the challenges of the human element of BSL-4 containment patient care, and BSL-4 patient transport enhances our nation's ability to address the emerging biologic threats we confront in the future.     

Selective modification of Ti6Al4V surfaces for biomedical applications

The surface of a medical implant is required to interact favourably with ions, biomolecules and cells in vivo, commonly resulting in the formation of the extracellular matrix. Medical grade Ti6Al4V alloy is widely used in orthopaedic and dental applications for bone replacement due to its advantageous mechanical properties and biocompatibility, which enhances the adhesion between native tissue and the implanted material. In this study, chemical and thermal modification of a medical-grade Ti6Al4V alloy were performed to enhance electrostatic interactions at the alloy surface with a synthetic peptide, suitable for conferring drug release capabilities and antimicrobial properties. The modified surfaces exhibited a range of topographies and chemical compositions depending primarily on the treatment temperature. The surface wetting behaviour was found to be pH-dependent, as were the adhesive properties, evidenced by chemical force titration atomic force microscopy.

The surface of a medical implant is required to interact favourably with ions, biomolecules and cells in vivo, commonly resulting in the formation of the extracellular matrix.     

骨科植入物的抗腐蚀性能

背景:源于医用金属材料的电化学溶解,以及与磨损交互作用造成的腐蚀破坏,影响着这些置入材料的使用功能及寿命。目的:评论骨科植入物的抗腐蚀性能。方法:以"金属材料,腐蚀,生物相容性;corrode,metal material,orthopedic implants"为关键词,采用计算机检索PubMed数据库、维普数据库1995-01/2011-10有关骨科植入物抗腐蚀性应用的文章。结果与结论:生物医用金属材料包括不锈钢材料、镁及镁合金材料、钛及镍钛合金。目前医用金属材料应用中的主要问题是:由于生理环境的腐蚀,会造成金属离子向周围组织扩散及置入材料自身性质的蜕变,前者可能导致毒副作用,而后者常常导致材料植入失败。因此医用金属材料要满足临床应用,其首要条件是应具有生物相容性和生物安全性,其次是要有良好的耐腐蚀性及力学性能。     

骨科植入物的抗腐蚀性能

背景：源于医用金属材料的电化学溶解,以及与磨损交互作用造成的腐蚀破坏,影响着这些置入材料的使用功能及寿命。目的：评论骨科植入物的抗腐蚀性能。方法：以＂金属材料,腐蚀,生物相容性;corrode,metal material,orthopedic implants＂为关键词,采用计算机检索PubMed数据库、维普数据库1995-01/2011-10有关骨科植入物抗腐蚀性应用的文章。结果与结论：生物医用金属材料包括不锈钢材料、镁及镁合金材料、钛及镍钛合金。目前医用金属材料应用中的主要问题是：由于生理环境的腐蚀,会造成金属离子向周围组织扩散及置入材料自身性质的蜕变,前者可能导致毒副作用,而后者常常导致材料植入失败。因此医用金属材料要满足临床应用,其首要条件是应具有生物相容性和生物安全性,其次是要有良好的耐腐蚀性及力学性能。     

磁性附着体衔铁的耐腐蚀性研究

背景：磁性附着体的衔铁长期暴露于口腔复杂的环境中易受各种因素的影响而发生缓慢腐蚀。目的：就衔铁耐腐蚀性能研究方法及影响因素的研究进展作一综述。方法：由第一作者检索Ovid、Science Direct数据库2001-01/2011-12及中国期刊网全文数据库2003-01/2011-12有关磁性附着体及衔铁耐腐蚀性、牙科金属耐腐蚀性的文章,英文检索词为＂magnetic attachment或keeper或dentalmetal＂and＂corrosion或anticorrosion＂,中文检索词为＂磁性附着体,衔铁,牙科合金,腐蚀＂。排除重复性研究及Meta分析,共保留30篇文献进行综述。结果与结论：腐蚀电化学实验及表面形貌研究是是目前普遍的研究方法,腐蚀凝胶法作为一种新的简便易行的检测方法,可用于横向比较研究,微电极技术及Kelvin探针技术不失为一种研究细微局部腐蚀情况的新方法。衔铁应用形式、衔铁本身的合金成分及衔接的根帽合金种类、制作加工工艺、是否加有防护涂层以及患者的口腔情况等都会影响衔铁在口腔内的腐蚀情况。但是目前针对衔铁耐腐蚀性的研究还比较欠缺,主要着重于衔铁本身,而对衔铁根帽等复合结构耐腐蚀性影响的研究还是一片空白,需进一步研究探索。     

氟离子和酸对3M镍钛弓丝和Damon铜镍钛弓丝耐腐蚀性的影响

背景：在含氟的酸性环境中,Damon铜镍钛弓丝能否具有与传统镍钛弓丝相当的耐腐蚀性能,铜离子的加入会不会影响其耐腐蚀性？目的：观察氟离子和酸对3M镍钛弓丝和Damon铜镍钛弓丝耐腐蚀性的影响。方法：采用动电位极化曲线法测得3M镍钛弓丝和Damon铜镍钛弓丝分别在4种（pH=7、不含氟离子;pH=7、含氟离子浓度0.2%;pH=7、含氟离子浓度0.5%;pH=5、含氟离子浓度0.5%）不同人工唾液中的动电位极化曲线,得到自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和极化电阻,并用扫描电镜观察其腐蚀后的形态。结果与结论：在中性（pH=7）人工唾液中加入0.2%氟离子,Damon铜镍钛弓丝试件极化曲线上移,自腐蚀电流密度增大,极化电阻减小（P 〈0.05）,扫描电镜显示试件表面出现腐蚀;3M镍钛弓丝试件极化曲线没有偏移,自腐蚀电流密度、极化电阻基本不变（P〉0.05）,腐蚀不明显;当氟离子浓度增大到0.5%时,两种试件极化曲线均上移,自腐蚀电流密度增大,极化电阻减小（P 〈0.05）,试件表面均出现明显腐蚀;当加入酸之后（pH=5）,腐蚀更加明显。提示低浓度氟不会影响3M镍钛弓丝的耐腐蚀性,但会降低Damon铜镍钛弓丝的耐腐蚀性;高浓度氟和酸均会降低他们的耐腐蚀性,Damon铜镍钛弓丝的耐腐蚀性不及3M镍钛弓丝。     

生物型人工韧带的制备及体外检测

背景：目前临床上修复膝关节叉韧带断裂的材料有自体膑腱（BTB）、自体半腱肌和股薄肌，以及同种异体组织移植等，但这些方法都存在一定的局限性。因此，人们研制人工韧带希望能够代替自体和异体移植。目的：探讨以猪肌腱韧带为原料经新的组织处理技术构建生物型人工韧带的可行性。设计：新型生物材料试验。单位：中山大学附属第三医院骨科。材料：肌腱韧带的来源成年猪由中山大学动物中心提供，雌雄不拘。S-520型扫描电镜为日本日立公司产品；LWK-10B微控电子拉力试验机为广州实验设备厂产品。方法：实验于2004-01／2005—06在中山大学动物中心完成。以猪肌腱韧带为原料应用环氧化物作为交联剂加上专门的除抗原技术及蛋白修饰技术制作生物型人工韧带。将来源于6周龄山羊的骨髓基质细胞体外培养后，移植于人工韧带支架中培养3周，应用扫描电镜观察人工韧带形态结构及细胞相容性：应用力学测试分析生物型人工韧带的生物力学特点。主要观察指标：人工韧带形态结构、细胞相容性的生物力学特点。结果：①人工韧带的形态结构：生物型人工韧带的外观与正常肌腱外观相似。组织学检查显示韧带为无细胞的胶原纤维。电镜检查显示韧带为走向一致的发状纤维样物紧密平行排列，表面有棉絮样物附着，未见细胞。②人工韧带细胞相容性：扫描电镜观察，异种骨髓基质细胞于支架中培养3周后，细胞呈球形黏附在韧带材料表面及孔隙侧壁，并可见细胞分泌的基质沉积于细胞周围，但基质分泌量较少。③力学测试结果：人工韧带直径约5mm，最大拉力为927．19N，抗拉强度47．22N／mm，速度100mm／min，而正常山羊的ACL直径约5mm，最大拉力为807．50N，抗拉强度41.13N／mm。结论：应用新的组织处理技术研制的生物型人工韧带有效?     

生物型人工韧带的制备及体外检测

背景:目前临床上修复膝关节叉韧带断裂的材料有自体膑腱(BTB)、自体半腱肌和股薄肌,以及同种异体组织移植等,但这些方法都存在一定的局限性.因此,人们研制人工韧带希望能够代替自体和异体移植.目的:探讨以猪肌腱韧带为原料经新的组织处理技术构建生物型人工韧带的可行性.设计:新型生物材料试验.单位:中山大学附属第三医院骨科.材料:肌腱韧带的来源成年猪由中山大学动物中心提供,雌雄不拘.S-520型扫描电镜为日本日立公司产品;LWK-10B微控电子拉力试验机为广州实验设备厂产品.方法:实验于2004-01/2005-06在中山大学动物中心完成.以猪肌腱韧带为原料应用环氧化物作为交联剂加上专门的除抗原技术及蛋白修饰技术制作生物型人工韧带.将来源于6周龄山羊的骨髓基质细胞体外培养后,移植于人工韧带支架中培养3周,应用扫描电镜观察人工韧带形态结构及细胞相容性;应用力学测试分析生物型人工韧带的生物力学特点.主要观察指标:人工韧带形态结构、细胞相容性的生物力学特点.结果: ①人工韧带的形态结构:生物型人工韧带的外观与正常肌腱外观相似.组织学检查显示韧带为无细胞的胶原纤维.电镜检查显示韧带为走向一致的发状纤维样物紧密平行排列,表面有棉絮样物附着,未见细胞.②人工韧带细胞相容性:扫描电镜观察,异种骨髓基质细胞于支架中培养3周后,细胞呈球形黏附在韧带材料表面及孔隙侧壁,并可见细胞分泌的基质沉积于细胞周围,但基质分泌量较少.③力学测试结果:人工韧带直径约5 mm,最大拉力为927.19 N,抗拉强度47.22 N/mm,速度100 mm/min,而正常山羊的ACL直径约5 mm,最大拉力为807.50 N,抗拉强度41.13 N/mm. 结论:应用新的组织处理技术研制的生物型人工韧带有效地去除了猪肌腱异种蛋白的免疫原性,具有良好的生物力学特性和细胞相容性;有望成为生物性人工韧带的理想产品.