电子束熔融制造医用Ti6Al4V在人工模拟体液中耐腐蚀行为

目的 研究电子束熔融技术（EBM）3D打印制备的医用Ti6Al4V不同打印截面在Hank''s模拟人工体液中的电化学腐蚀行为。方法 采用开路电位和动电位极化曲线方法研究了Ti6Al4V不同打印截面,分别记为EBM-XOY面（垂直于打印方向的钛合金截面）和EBM-YOZ面（平行于打印方向的钛合金截面）,在Hank''s模拟人工体液中的电化学腐蚀行为,利用SEM、XRD和金相显微镜分析了其表面形貌和物相组成及其腐蚀机理,并与传统医用锻造Ti6Al4V进行了对比研究。结果 与传统医用锻造Ti6Al4V合金相比,EBM-YOZ面钛合金在Hank’s模拟人工体液中的开路电位、腐蚀电位和腐蚀电流与之相当,显示出与之接近的耐腐蚀性能;EBM-XOY面钛合金的耐腐蚀性能较EBM-XOZ面和传统锻造钛合金稍差,主要原因是EBM-XOY面的α+β相界面积大,α相含量较高,且被优先溶解,因此,耐腐蚀性能较差。结论 电子束熔融制造的Ti6Al4V不同截面的耐腐蚀性能不同,EBM-YOZ面的耐腐蚀性能与传统医用锻造钛合金相当,EBM-XOY面的耐腐蚀性能稍差。     

图像分析方法研究DLC膜/Ti6Al4V梯度材料的血液相容性稳定性

对 DL C膜 / Ti6Al4V梯度材料和 Ti6Al4V钛合金进行了血液相容性稳定性研究。用数字图像分析方法分别测定了材料生物摩擦磨损实验前后的血小板消耗率。研究表明 ,在 Hank' s溶液润滑条件下 ,经过 2 0 0 0 m摩擦磨损实验后 ,Ti6Al4V钛合金血小板消耗率显著增加约 5 0 % ,而 DL C膜 / Ti6Al4V梯度材料血小板消耗率没有明显增加。说明 DL C膜 / Ti6Al4V梯度材料在使用条件下具有很好的血液相容性稳定性     

HA（＋ZrO2＋Y2O3）／Ti6Al4V复合涂层的微结构与生物活性

采用射频磁控溅射法成功制备了HA（＋ZrO2＋Y2O3）／Ti6Al4V生物复合涂层。借助于XRD、SEM、FTIR及AFM等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面结合进行了研究，并以模拟体液试验探讨了涂层的生物活性。实验结果表明：磁控溅射的复合涂层呈非晶态，经过退火处理，可以使其完全转化为晶态；复合涂层的微观表面凹凸不平，并呈现网状结构和较多的孔隙，其孔隙直径约为0．5μm-2μm；涂层的生长模式为层状加岛状生长；复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后，表面覆盖一层新生物质——含有CO^2-3的类骨磷灰石，其晶粒非常小，它与自然骨中无机相的结构成份相似．因此复合涂层具有良好生物相容性和生物活性。     

抗菌钛合金Ti6Al4V-6Cu表面构建成骨细胞膜片的实验研究

目的:探讨大鼠颌骨成骨细胞在抗菌钛合金Ti6Al4V-6Cu表面构建细胞膜片的可行性。方法:体外培养大鼠颌骨成骨细胞,采用富含维生素C培养基在抗菌钛合金Ti6Al4V-6Cu表面构建细胞膜片（细胞膜片组）,并以单纯培养基作对照（对照组）,检测膜片形成过程中碱性磷酸酶（ALP）和成骨相关基因ALP、I型胶原（Col-1）、骨形成蛋白2（BMP-2）的表达情况。结果:采用富含维生素C的培养基连续培养可在抗菌钛合金Ti6Al4V-6Cu表面成功构建成骨细胞膜片,该细胞膜片由多层细胞构成,富含胞外基质。相对于对照组,细胞膜片组的膜片形成过程中成骨细胞ALP活性及成骨相关基因ALP、Col-1、BMP-2的表达均显著增高。结论:在抗菌钛合金Ti6Al4V-6Cu表面可成功构建成骨细胞膜片,有望与Ti6Al4V-6Cu联合应用于引导性骨再生术。     

原位法制备羟基磷灰石/聚乳酸纳米复合材料的体外生物学研究

通过羟基磷灰石/聚乳酸(HA/PLLA)纳米复合材料在模拟体液(SBF)中的浸泡实验评价该材料的生物学性能。测试发现HA/PLLA纳米复合材料在浸泡过程中SBF的pH值呈现下降趋势,HA的存在缓冲了PLLA的酸性;复合材料表面有类骨磷灰石层沉积,并有"蚕茧状"类骨磷灰石颗粒和夹有短棒状晶体的片状晶体簇生成;同时复合材料的降解导致表面形成大量蜂巢状多孔。因此原位法制备的HA/PLLA纳米复合材料具有较好的生物活性和可降解性。     

HA(+ZrO2+Y2O3)/Ti6A14V复合涂层的微结构与生物活性

采用射频磁控溅射法成功制备了HA(+ZrO2+Y3O3)/Ti6A14V生物复合涂层.借助于XRD、SEM、FTIR及AFM等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面结合进行了研究,并以模拟体液试验探讨了涂层的生物活性.实验结果表明磁控溅射的复合涂层呈非晶态,经过退火处理,可以使其完全转化为晶态;复合涂层的微观表面凹凸不平,并呈现网状结构和较多的孔隙,其孔隙直径约为0.5 μm～2 μm;涂层的生长模式为层状加岛状生长;复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层新生物质--含有CO32-的类骨磷灰石,其晶粒非常小,它与自然骨中无机相的结构成份相似,因此复合涂层具有良好生物相容性和生物活性.     

C/C复合材料表面等离子喷涂HA涂层在SBF中的试验

目的 探讨不同模拟体液对HA涂层体外生物学行为的影响。方法采用等离子体喷涂法,在碳／碳复合材料表面制备HA涂层,并对涂层进行了热处理。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy)等检测手段,分析该涂层的物相和形貌,观察HA涂层在模拟体液中的影响。结果XRD检测结果表明,在模拟体液浸泡过程中,涂层的主要组成相的相对含量和结晶度不断发生变化。由SEM分析结果可知,在浸泡过程中,内送粉方式下制得的HA涂层的表面沉积物呈现近似网状的结构。同时,在Ringer溶液中,可以观察到HA涂层溶解痕迹。结论通过适当的热处理可以恢复HA的结构完整性,同时提高涂层的结晶度。     

TiN涂覆的Ti-6Al-4V注入Cu2+后的抑菌性与细胞相容性研究

在TiN 涂覆的 Ti-6Al-4V表面分别注入一定剂量的Cu²⁺或Ag⁺,研究并对比所注入表面的抑菌性和细胞相容性。将L929细胞分别接种于4种材料上:空白对照组——Ti-6Al-4V(钛合金组),阴性对照组——TiN涂覆的Ti-6Al-4V(TiN组),阳性对照组——TiN涂覆的Ti-6Al-4V表面注Ag(注Ag组),实验组——TiN涂覆的Ti-6Al-4V表面注Cu(注Cu组)。通过激光共聚焦观察细胞的骨架形态,通过扫描电镜观察细胞铺展黏附,通过CCK-8检测细胞增殖。将金黄色葡萄球菌液滴到各组样品表面,24 h后通过活菌铺板计数法观察材料表面活菌的菌落数目,用激光共聚焦、扫描电镜观察细菌黏附、形态。接触角检测材料亲水性,XPS检测材料表面元素组成,ICP-MS检测材料目标元素离子析出量。激光共聚焦和扫描电镜:注Ag组和注Cu组细胞较为密集,黏附、铺展充分,可见板状伪足与丝状伪足。CCK-8:接种1、3、5天后,注Ag组和注Cu组细胞与钛合金组以及TiN组相比增殖明显,证明这两组材料没有明显毒性。活菌铺板计数:注Cu组和注Ag组菌落少,抑菌率分别为91％±2％和87％±2％。激光共聚焦和扫描电镜:注Cu组和注Ag组的细菌比钛合金组和TiN组的金黄色葡萄球菌黏附少。细胞壁完整性被破坏,部分细菌破碎。研究表明,TiN涂覆Ti-6Al-4V表面注Cu和注Ag均具有较好的细胞相容性和抑菌性。     

HA/PDLLA复合材料体内引导成骨过程的组织学研究

为获得羟基磷灰石（HA）／外消旋聚乳酸（PDLLA）复合材料体内引导成骨的实验依据，采用HA／PDLLA复合材料和纯PDLLA材料对照组进行骨内植入实验，通过X线和组织学观察，从组织学角度研究了HA／PDLLA复合材料在体内引导成骨的过程和实际愈合效果，并探讨了成骨机制。体内植入实验的组织学观察结果表明HA／PDLLA复合材料具有良好的生物相容性、适度的生物降解性能、一定的生物学活性和骨传导性能。HA／PDLLA复合材料植入机体后，体内的无菌性炎症轻微，新骨形成速率高于纯PDLLA材料。HA微粒的存在可提高复合材料的机械性能，避免材料过早丧失力学强度。     

CTLA-4Ig对B6.MRL-Faslpr/J狼疮小鼠脾脏Th17和Treg细胞表达的影响与其对小鼠狼疮样病征干预作用的相关性研究

目的:初步探讨B7阻断剂CD28与细胞毒T淋巴细胞相关抗原4免疫球蛋白(CTLA-4Ig)对B6.MRL-Faslpr/J狼疮小鼠脾脏Th17和调节性T细胞(Treg细胞)表达的影响与其对小鼠狼疮样病征干预作用之间的相关性。方法:将4个月龄大小雌性B6.MRL-Faslpr/J狼疮小鼠16只,随机分为观察组(Ⅰ组)和对照组(Ⅱ组),分别静脉注射CTLA-4Ig及等量PBS,检测小鼠干预前后24 h尿蛋白、ANA抗体、ds-DNA抗体及干预结束2周后血清IL-17A、脾脏中Th17细胞和Treg细胞百分比。结果:末次干预2周后Ⅰ组的24 h尿蛋白、血清ANA及ds-DNA较Ⅱ组下降均有统计学意义(均P0.05)。末次干预2周后Ⅰ组血清中IL-17A、脾脏Th17细胞比例均较Ⅱ组低,而脾脏的Treg细胞占CD4+T淋巴细胞的比例高于Ⅱ组,差异均有统计学意义(均P0.05)。结论:CTLA4-Ig具有减轻B6.MRL-Faslpr/J狼疮鼠狼疮样病征的作用;上调Treg细胞、下调Th17细胞可能是CTLA-4Ig减轻B6.MRL-Faslpr/J狼疮鼠狼疮样病征的重要机制之一。     

Tribological characterization of a biocompatible thin film of UHMWPE on Ti6Al4V and the effects of PFPE as top lubricating layer

Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) thin film was coated onto Ti6Al4V alloy specimens using dip coating method. Tribological performance of this coating (thickness of 19.6±2.0 μm) was evaluated using 4 mm diameter Si₃N₄ ball counterface in a ball-on-disk tribometer. Tests were carried out for different normal loads (0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 N) and rotational speeds of the disk (200 and 400 rpm). UHMWPE coating formed in this study exhibits high hydrophobicity with water contact angle of 135.5±3.3° and meets the requirements of cytotoxicity test using the ISO 10993-5 elution method. This coating shows low coefficient of friction (0.15) and high wear durability (>96,000 cycles) for the tested conditions. PFPE overcoat on UHMWPE has further increased the wear durability of UHMWPE coating as evaluated at even higher rotational speed of 1000 rpm.