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组织工程化三维仿骨支架重建股骨头坏死区研究

田杰谟 , 董利民 , 王晨 , 王贤刚 , 青峰 , 张朝宗 , 郭志平 , 卢世璧 , 彭江 , 汪爱媛 , 孙明学

稀有金属材料与工程

首先研制出具有取向性类骨结构的β-TCP三维仿骨支架,经过仿生类骨处理和组织工程化后,植入犬的股骨头坏死区,30周后取出股骨头进行分析研究.与此同时开展了几种支架材料重建股骨头坏死区的力学性能分析和模拟.结果显示,具有取向性类骨结构的β-TCP三维仿骨支架具有很好的生物相容性和力学相容性.动物实验研究表明:组织工程化三维仿骨支架诱导生长出新的骨小梁,并伴有β-TCP降解,这为修复或重建股骨头局部坏死区提供了一种有希望的新途径.

关键词: 三维骨支架 , 组织工程 , 重建股骨头坏死区

骨组织工程支架材料与新骨生长

田杰谟 , 董利民 , 王晨 , 郭志平 , 张朝宗 , 王晓燕 , 王贤刚 , 徐伟 , 青峰

稀有金属材料与工程

对β-TCP,β-TCP/DCHA和HA材料的结构、表面生物活性及细胞在材料表面的粘附情况进行了检测与分析,用Micro-CT对制备的骨支架材料植入前后的结构进行了评价.将骨髓基质细胞进行培养、分化,扩增得到足够浓度的成骨细胞,并种植于骨支架材料复合培养后,再植入动物体,观察成骨状况,研究成骨机制.结果表明:骨支架的孔隙中诱导生成新骨,随着新骨生长,支架材料在逐步降解,从而达到骨重建.研制出了具有三维多孔结构、适于新骨生长的孔径、可降解、表面生物活性好以及植入骨细胞后可以诱导新骨生成骨组织工程支架材料.

关键词: 骨组织工程 , 支架材料 , 三维结构 , 生物活性

SOEC电解质与氢电极的流延制备、共烧结及性能

马景陶 , 林旭平 , 葛奔 , 邓长生 , 青峰 , 张勇 , 徐景明

稀有金属材料与工程

采用流延成型技术同时制备致密固体电解质与多孔阳极半电池坯体,然后采用共烧结技术烧结出半电池.系统地研究了8YSZ陶瓷浆料与氢电极NiO/YSZ浆料的流变学特性.通过DTA和TG曲线确定了半电池的排胶工艺.用扫描电镜观察了半电池的显微结构.在800、850和900 ℃下测试了电池电解性能曲线,且在850、900和950 ℃电解模式下测试了电解质的欧姆阻抗.

关键词: YSZ , NiO , 流延 , 高温固体氧化物电解池

高温电解水蒸气制氢用SOEC微晶玻璃密封材料制备

青峰 , 邓长生 , 张勇 , 林旭平 , 马景陶 , 董利民 , 王晨

稀有金属材料与工程

与高温气冷核反应堆耦合下的高温固体氧化物燃料电解池(SOEC)电解水蒸汽制氢是目前已知效率最高最先进的制氢技术之一,是有效利用核能的一种途径,因此是当前国际能源环保领域的热点课题和首选方案.此方法需要在高温下长期运行,且在系统开启和检修等运行环节中必然会遇到热循环和热疲劳,因此需要高性能的密封材料.选择Ba-Ca-Si-Al-B-La-O体系微晶玻璃作为研究对象,研究其制备和热处理析晶工艺.研究发现通过两步析晶法,获得了整体均匀析晶的微晶玻璃密封材料,在工作温度下热膨胀系数可达到11.5×10~(-6) K~(-1),可与电解质、连接体等材料形成热匹配.该材料的软化温度约为763 ℃,在SOEC堆的工作温度下可实现密封.

关键词: 微晶玻璃 , SOEC , 制氢 , 热膨胀系数

钴铬合金生物降解涂层雷帕霉素药物洗脱支架微观结构及在体植入研究

王昊飞 , 田飞 , 王海军 , 田杰谟 , 青峰 , 董利民 , 王晨

硅酸盐通报

药物洗脱支架植入术是目前冠心病介入治疗的重要手段之一.药物洗脱支架通过包被于金属支架表面的聚合物涂层携带药物,药物从聚合物中缓慢释放,在局部发挥药理作用,从而改善支架术后疗效,降低支架内再狭窄发生率.传统316L不锈钢非降解涂层支架的远期安全性特别是支架血栓作为冠心病介入治疗的主要致命不良事件受到高度关注.发生支架内血栓事件的原因可能与以下因素有关,首先,传统的316L不锈钢支架金属平台管壁较厚,导致内皮细胞覆盖缓慢;其次,不可降解的聚合物涂层在局部造成炎症反应;第三、非降解聚合物涂层内残留药物未被洗脱或延迟洗脱,造成内皮延迟愈合.鉴于上述原因,采用生物可降解聚合物涂层及钴铬合金支架平台的药物洗脱支架是近年来的重点研究课题之一.本研究通过以钴铬合金支架平台优化设计、生物降解多级涂层涂敷技术、钴铬金支架平台表面预处理和径向分级压握等技术手段改善药物洗脱支架的微观结构,并通过在体动物植入实验观察其炎症反应等生物相容性指标及抑制新生内膜增生的情况,以验证其安全性及有效性.

关键词: 药物洗脱支架 , 降解涂层 , 钴铬合金 , 微观结构

长柱状β-Si3N4晶粒与SiC晶须在层状Si3N4/BN复合材料中的作用

青峰 , 黄勇 , 汪长安 , 李淑琴 , 李翠伟

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2001.05.006

用SiC晶须和长柱状β-Si3N4对Si3N4/BN层状材料的基体层和分隔层进行了强化。轧膜工艺对SiC晶须和原料中存在的少量β-Si3N4晶粒有一定的定向作用,而基体层中定向分布的SiC晶须和长柱状的β-Si3N4晶粒对基体层的强韧化作用类似于块体材料,其抗弯强度和断裂韧性的提高幅度都大于50%;分隔层中β-Si3N4的定向度较差,但这有利于形成网状结构,在分隔层中起到骨架的作用,同时还可以增加裂纹的扩展长度,改善分隔层与基体层的界面结合状态。最终得到性能最佳的材料的成分为Si3N4+20wt%SiC晶须(基体层),BN+15vol%β-Si3N4(分隔层),其断裂功可达4820J/m2,抗弯强度仍可保持在650MPa。

关键词: 层状材料 , SiC晶须 , 长柱状β-Si3N4 , 分隔层

烧结助剂对Si3N4/BN层状复合陶瓷结构与性能的影响

李翠伟 , 黄勇 , 汪长安 , 青峰 , 赵世柯

无机材料学报

研究了MgO-Y2O3-Al2O3体系(相应的层状复合陶瓷试样记为A)、Y2O3-Al2O3体系(相应的层状复合陶瓷试样记为B)及La2O3-Y2O3-Al2O3体系(相应的层状复合陶瓷试样记为C)烧结助剂对Si3N4/BN层状复合陶瓷结构与性能的影响.研究表明:在相同的烧结工艺下,试样A、B、C的抗弯强度分别为700、630、610MPa,断裂功分别为2100、1600、3100J/m2.试样A、B以脆性断裂为主,裂纹偏转现象不明显,而试样C的载荷-位移曲线显示了明显的“伪塑性”特征,裂纹的偏转与扩展现象明显.试样A中Si3N4晶粒大小不均且长径比较小,而试样C中长柱状Si3N4晶粒发育完善,有较大的长径比.

关键词: 层状复合陶瓷 , additives , β-Si3N4

壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料动物体内植入实验研究

董利民 , 王晨 , 青峰 , 田杰谟 , 孟丹 , 谢秋菲

稀有金属材料与工程

将壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料植入兔股骨髁内,进行大体观察和X光片观察,并分别在植入兔股骨髁内8、16和24周,取出样本进行组织学观察和环境扫描电镜观察,研究植入材料与骨组织界面的结合状况和材料在动物体内的降解过程及新骨重建生成状况,探索材料在体内的降解机制和成骨机制.结果表明:壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥在骨组织内具有良好的生物相容、组织相容性和和骨结合性,能够与自然骨组织形成紧密的骨性结合.材料在体内具有较快的降解速度,植入24周后,80%以上材料降解,被新生骨组织替代,该材料还具有良好的可塑性和临床操作性,是一种很有临床应用前景的骨修复材料.

关键词: 壳聚糖微球 , 磷酸钙骨水泥 , 体内植入 , 动物实验

羟基磷灰石热稳定性研究进展

薛兴勇 , 崔学民 , 青峰 , 韩要丛 , 王晨 , 董利民

材料导报

概述了化学计量比HA及缺钙型HA在高温下的热分解机制,综述了国内外对HA热稳定性研究的成果,总结了通过提高钙磷比、向晶格中引入F-或K+、改变测试气氛等提高HA热稳定性的方法及其机理,展望了制备高温稳定的HA粉末和晶须的研究方向和可能的途径.

关键词: 羟基磷灰石 , 晶须 , 热稳定性 , 分解机制

类骨磷灰石的结构分析与形成机制研究

董利民 , 王晨 , 田杰谟 , 青峰 , 李兆新

功能材料

采用在模拟体液(SBF)中浸泡材料的方法,在致密羟基磷灰石(HA)表面形成类骨磷灰石层,利用XRD和FT-IR分析表面相结构,SEM观察表面形貌,X光电子能谱分析表面化学组成及其价态.结果表明,表面新生相为含PO43-、CO32-和OH-的低结晶度的类骨磷灰石微晶.其形成机制属于溶解-沉淀型,HA陶瓷浸泡与SBF液中,首先产生表面溶解,使表面附近Ca2+、PO43-等离子浓度升高,然后通过静电吸引,在其表面吸附、成核、长大,形成类骨磷灰石新相.

关键词: 模拟体液(SBF) , 羟基磷灰石(HA) , 类骨磷灰石

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