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光热核壳TiN@硼硅酸盐生物玻璃纳米颗粒的降解和矿化性能（英文）

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无机材料学报 2023年第6期 710-718页

作者：吴锐张敏慧金成韵林健王德平同济大学材料科学与工程学院同济大学教育部土木工程先进材料重点实验室

硼硅酸盐生物玻璃以其稳定的结构和优异的生物活性而受到广泛关注,但生物玻璃在矿化过程中活性呈现初期快而中后期慢的趋势,造成后期的活性降低。光热可加速生物玻璃降解,本研究制备了以氮化钛为核、生物玻璃(40SiO2-20B2O3-36CaO-4P2O5... 详细信息

硼硅酸盐生物玻璃以其稳定的结构和优异的生物活性而受到广泛关注,但生物玻璃在矿化过程中活性呈现初期快而中后期慢的趋势,造成后期的活性降低。光热可加速生物玻璃降解,本研究制备了以氮化钛为核、生物玻璃(40SiO2-20B2O3-36CaO-4P2O5)为壳的复合生物玻璃,利用光热场干预生物玻璃的矿化过程。结果表明,生物玻璃具有显著的光热效应,光热能力随氮化钛掺杂量和激光功率密度的增加而提高；在体外浸泡中,近红外光辐照促进了生物玻璃的降解,浸泡7 d后模拟体液中钙、硼的含量分别增加12%～16%和8%～11%,加速了羟基磷灰石的生成；细胞增殖活性实验表明样品有良好的生物安全性。因此,光热场可促进生物玻璃降解和矿化,对周围细胞影响小,有望在保障初期生物安全的同时发挥调节作用。

关键词：硼硅酸盐生物活性玻璃核壳结构光热性能矿化性能

硼硅酸盐生物活性玻璃在直流电场下的体外矿化性能

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无机材料学报 2021年第9期36卷 1006-1012页

作者：朱子旻张敏慧张轩宇姚爱华林健王德平同济大学材料科学与工程学院上海201804 同济大学教育部土木工程先进材料重点实验室上海200092

硼硅酸盐生物活性玻璃具有良好的生物活性和骨传导性,但大多数生物活性玻璃表现出非线性降解和矿化行为,矿化性能会随着时间而减缓。电场作为一种外场辅助调节的方法,能够干预玻璃的离子交换和扩散。本研究利用直流电场干预硼硅酸盐生... 详细信息

硼硅酸盐生物活性玻璃具有良好的生物活性和骨传导性,但大多数生物活性玻璃表现出非线性降解和矿化行为,矿化性能会随着时间而减缓。电场作为一种外场辅助调节的方法,能够干预玻璃的离子交换和扩散。本研究利用直流电场干预硼硅酸盐生物活性玻璃的体外矿化,加快降解较慢阶段中硼硅酸盐生物玻璃的生物活性。将熔融法制备的成分为18SiO_(2)-6Na_(2)O-8K_(2)O-8MgO-22CaO-2P_(2)O_(5)-36B_(2)O_(3)的硼硅酸盐生物活性玻璃浸泡在SBF生理模拟液中,施加0~90 mA的电流,研究直流电场对硼硅酸盐生物玻璃降解及体外矿化性能的影响。研究结果表明,施加电场不仅可以提高硼硅酸盐生物活性玻璃的降解率和离子释放量,而且有利于玻璃网络水解和表面羟基化,加速羟基磷灰石的生成。其中失重率比对照组提高了3%~5%,硼和钙的离子释放量分别较对照组提高了2.3~2.9倍和1.9~2.3倍。对硼硅酸盐生物活性玻璃表面结构分析得出,暴露在电场下的样品表面生成了磷灰石层。应用直流电场可以提高生物活性玻璃的降解及体外矿化性能,为提升骨修复效果提供了一种新思路。

关键词：硼硅酸盐生物活性玻璃直流电场矿化性能

Sr-HAP/CS复合凝胶的制备及生物矿化性能研究

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无机盐工业 2016年第8期48卷 26-29页

作者：杨雪艳安燕胡鸣鸣常爱香贵州广播电视大学贵州贵阳550023 贵州大学化学与化工学院

采用化学沉淀法-冷冻干燥法制备含锶羟基磷灰石/壳聚糖(Sr-HAP/CS)复合凝胶,比较羟基磷灰石/壳聚糖(HAP/CS)凝胶,研究了它们的组成、结构和生物矿化性能。产物经IR、XRD和SEM分析证实:HAP/CS和SrHAP/CS中无新化学键生成,主要成分为HAP、... 详细信息

采用化学沉淀法-冷冻干燥法制备含锶羟基磷灰石/壳聚糖(Sr-HAP/CS)复合凝胶,比较羟基磷灰石/壳聚糖(HAP/CS)凝胶,研究了它们的组成、结构和生物矿化性能。产物经IR、XRD和SEM分析证实:HAP/CS和SrHAP/CS中无新化学键生成,主要成分为HAP、Sr-HAP和CS;XRD中Sr-HAP的特征峰比HAP相应峰尖锐,晶体粒径减小;2种凝胶内部为网状孔隙结构,物相分布均匀。矿化实验结果表明,2种复合凝胶在模拟体液(SBF)中浸泡,表面发生钙的溶解和沉积现象;15 d后,凝胶表面有明显白色絮状物,主要为HAP类物质,且Sr-HAP/CS凝胶表面沉积物量较多;复合凝胶均具有诱导成骨性,Sr-HAP/CS对促进无机成骨物的生长作用较强。

关键词： Sr-HAP CS 复合凝胶表征矿化性能

骨修复材料生物活性玻璃矿化性能影响因素的研究进展

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口腔颌面修复学杂志 2021年第4期22卷 308-312页

作者：王建春刘渊君王宏远内蒙古医科大学呼和浩特010110 内蒙古医科大学第四附属医院口腔科包头014032

生物活性玻璃材料(Bioactive glass, BG)因有出色的骨结合能力、骨诱导能力、骨传导特性,且生物相容性好,甚至在一定条件下能与结缔组织结合,是拥有很大潜力的骨修复材料。但当前生物活性玻璃产品的性能尚不能达到理想的骨组织修复材料... 详细信息

生物活性玻璃材料(Bioactive glass, BG)因有出色的骨结合能力、骨诱导能力、骨传导特性,且生物相容性好,甚至在一定条件下能与结缔组织结合,是拥有很大潜力的骨修复材料。但当前生物活性玻璃产品的性能尚不能达到理想的骨组织修复材料所要求的标准。为使其能更好的治疗骨组织缺损,学者们通过改进制备工艺、改变成分、制备复合支架的方法改善生物活性玻璃材料的矿化性能。本文就以上三个方面对生物活性玻璃矿化性能的研究进展作一综述。

关键词：生物活性玻璃骨修复材料矿化性能进展

钙、银掺杂皱纹状多孔二氧化硅微球的制备及其在牙科树脂中的应用

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钙、银掺杂皱纹状多孔二氧化硅微球的制备及其在牙科树脂中的应用

作者：孔红星太原理工大学

学位级别：硕士

牙科光固化复合树脂因美观性好、安全性高和操作简单等优势,是临床广泛使用的龋齿修复材料。然而,牙科修复树脂使用寿命较短,应力断裂和继发龋是导致其失效的主要原因。在复合树脂中添加生物活性填料,赋予复合树脂抗菌或诱导矿化性能能... 详细信息

牙科光固化复合树脂因美观性好、安全性高和操作简单等优势,是临床广泛使用的龋齿修复材料。然而,牙科修复树脂使用寿命较短,应力断裂和继发龋是导致其失效的主要原因。在复合树脂中添加生物活性填料,赋予复合树脂抗菌或诱导矿化性能能够有效预防继发龋。但是,由于生物活性填料往往与树脂相容性较差,添加后会降低复合树脂机械强度。本文中,基于皱纹状多孔二氧化硅对复合树脂的力学强化作用,提出构建功能元素掺杂的皱纹状多孔二氧化硅材料用于牙科复合树脂改性,从而制备出同时具有较高力学性能并且能够预防二次龋齿的光固化复合材料。具体内容如下:1.利用溶胶-凝胶法制备了钙掺杂皱纹多孔二氧化硅(Ca-WPS),并研究了Ca-WPS对树脂复合材料力学性能和羟基磷灰石形成能力的影响。结果表明,制备的Ca-WPS颗粒具有规则球形形貌和皱纹结构,其中钙元素含量约为14.12 wt%。在SBF中浸泡后,Ca-WPS表面有磷灰石形成,表明制备的Ca-WPS具有诱导矿化能力。将其加入树脂后,复合树脂在SBF中也具有诱导磷灰石沉积能力,且沉积量随Ca-WPS含量增加而增大。牙科树脂的力学性能随着单峰Ca-WPS填料比例的增加而增加。在所有样品中,填充双峰填料(Ca-WPS:无孔二氧化硅的质量比=10:50,总填料负载量为60 wt%)的牙科复合材料表现出最好的机械性能。这些样品的弯曲强度、弯曲模量、压缩强度和显微硬度分别比单独使用实心二氧化硅颗粒的复合材料高26.96%、42.75%、16.04%和54.1%。因此,制备的Ca-WPS可以有效改善树脂复合材料的磷灰石形成和力学性能。2.利用溶胶-凝胶法制备了皱纹多孔二氧化硅,再借助浸泡法将银离子负载到皱纹多孔二氧化硅上,获得了银掺杂皱纹多孔二氧化硅(Ag-WPS),并研究了其对树脂复合材料力学性能和抗菌性能的影响。结果表明,Ag-WPS颗粒具有球形形貌和皱纹结构,其中银元素含量约为1.97 wt%。与纯树脂相比,含Ag-WPS的牙科树脂的抗菌性能随着Ag-WPS填料含量的增加而增加,含有7 wt%Ag-WPS的树脂的抗菌率接近100%。牙科树脂的力学性能随着单峰Ag-WPS填料比例的增加而增加。在所有样品中,填充双峰填料(Ag-WPS:无孔二氧化硅的质量比=7:53,总填料负载量为60 wt%)的牙科复合材料表现出最好的机械性能。这些样品的弯曲强度、弯曲模量、压缩强度和显微硬度分别比单独使用实心二氧化硅颗粒的复合材料高15.78%、31.57%、25.77%和40.95%。因此,制备的Ag-WPS可以有效改善树脂复合材料的抗菌性能和力学性能。

关键词：皱纹状多孔二氧化硅光固化树脂矿化性能机械性能抗菌性能

生物模板法制备TNS/C复合材料及其光催化性能研究

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功能材料 2021年第7期52卷 7197-7202页

作者：张平张博文韩立娟苏琼西北民族大学化工学院环境友好复合材料国家民委重点实验室兰州730124 甘肃自然能源研究所兰州730046

以生物质材料玉米杆作为模板和碳源,将钛酸丁酯浸渍于玉米杆中,通过高温煅烧原位制备了的TiO2纳米片/碳(TNS/C)复合材料。生物质在煅烧过程中形成碳骨架并固载了TiO2,使其形成纳米片层结构,形成了TNS/C异质结。以在紫外下对苯酚的去除... 详细信息

以生物质材料玉米杆作为模板和碳源,将钛酸丁酯浸渍于玉米杆中,通过高温煅烧原位制备了的TiO2纳米片/碳(TNS/C)复合材料。生物质在煅烧过程中形成碳骨架并固载了TiO2,使其形成纳米片层结构,形成了TNS/C异质结。以在紫外下对苯酚的去除率和矿化率评价光催化活性,考察了不同煅烧温度和模板用量对TNS/C复合材料光催化性能的影响,结果显示在煅烧温度为700℃,模板用量为0.75 g条件下制备的TNS/C复合材料具有最佳的光催化性能,适量的碳材料有助于提高光生电子空穴的分离效率,进而大幅提高了材料在对苯酚的去除效果和光催化矿化苯酚的能力。

关键词：二氧化钛生物质光催化活性矿化性能复合材料

间接3D打印制备Ti/HAp复合材料的结构与性能

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粉末冶金材料科学与工程 2021年第6期26卷 515-524页

作者：刘晏军刘业谭彦妮中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 深圳升华三维科技有限公司深圳518132

采用离子掺杂改性的方式制备不同铷(Rb)含量的羟基磷灰石(Rb-Hydroxyapatite,Rb-HAp)粉末,然后用间接3D打印法制备Ti/Rb-HAp复合材料,对该材料的形貌和物相组成进行分析,测定材料的力学性能,并通过体外细胞培养和细胞增殖与分化实验,研... 详细信息

采用离子掺杂改性的方式制备不同铷(Rb)含量的羟基磷灰石(Rb-Hydroxyapatite,Rb-HAp)粉末,然后用间接3D打印法制备Ti/Rb-HAp复合材料,对该材料的形貌和物相组成进行分析,测定材料的力学性能,并通过体外细胞培养和细胞增殖与分化实验,研究材料的生物学性能。结果表明:Ti/Rb-HAp复合材料的孔隙率较高,多孔结构有利于新骨组织向内生长和体液的传输。Rb的加入可提高Ti/HAp复合材料的抗弯强度和抗压强度,并且抗压强度随Rb含量增加而小幅提高。与纯Ti相比,Ti/Rb-HAp复合材料可促进MG-63细胞的增殖和ALP活性,具有良好的细胞相容性。浸泡在模拟体液中,Ti/Rb-HAp复合材料表面形成致密的磷灰石层,表明该材料具有优异的生物活性。

关键词：钛/羟基磷灰石复合材料间接3D打印生物相容性力学性能矿化性能

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石灰微观结构对矿化过程的影响

石灰微观结构对矿化过程的影响

作者：聂丽霞河北联合大学

学位级别：硕士

钢铁工业是国民经济的基础产业，在国家经济迅速发展的前提下，钢铁工业也呈现出跳跃式发展的形势，随着钢铁市场的竞争日益激烈，对钢材质量的要求也逐渐严格，新品种的开发，对工艺和原料也提出了更苛刻的标准。冶金石灰是钢铁生产中... 详细信息

钢铁工业是国民经济的基础产业，在国家经济迅速发展的前提下，钢铁工业也呈现出跳跃式发展的形势，随着钢铁市场的竞争日益激烈，对钢材质量的要求也逐渐严格，新品种的开发，对工艺和原料也提出了更苛刻的标准。冶金石灰是钢铁生产中不可或缺的、数量最多的熔剂材料，主要消耗在烧结和炼钢生产中，品质优良的石灰，是取得良好钢材质量的重要原料之一。试验通过不同活性的石灰(煅烧不同温度的石灰石，煅烧加食盐浸泡的石灰石，煅烧不同温度、不同粒度的贝壳和蛋壳)，分别与纯试剂FeO、纯试剂Fe3O4、铁精粉、澳矿及不同成分钢渣反应，确定铁矿物矿化过程中的最低矿化温度，矿化温度越低表征其矿化性能越好。分析石灰的晶粒尺寸、孔隙大小与分布等微观结构对不同铁矿物矿化过程的影响。在实际试验中，一般以铁矿物小饼与石灰小饼接触面上生成略大于铁矿物小饼一圈大约0.5～1mm的反应物为基准，如果试样没有反应或者反应物大于要求，则重新试验。在反应中，粘结相的形成，始于CaO和FeO的固相反应，最终得到的矿物组成以铁酸钙为主。试验结果表明，在煅烧温度相同的情况下，加食盐浸泡的石灰石煅烧的石灰结构疏松，气孔较大、较长，且互相连通，表面比较光滑，活性度较好，与铁矿物的矿化温度低，矿化性能较好。在其他条件相同的时，煅烧温度高的石灰活性度高于煅烧温度低的石灰，煅烧温度高的石灰，其粒度细小、均匀，排列较整齐，气孔较短小，与铁矿物的矿化性能也相对较好。煅烧贝壳所得的石灰形成的中大孔、中孔的比例较大，而石灰石煅烧后形成的石灰中小孔所占的比例比较大，因此壳型石灰活性度较好，在反应过程中，与铁矿物的矿化温度较低，其矿化性能也相对较好。

关键词：石灰活性度铁矿物矿化温度矿化性能

镁合金表面锶掺杂羟基磷灰石涂层的制备及性能研究

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镁合金表面锶掺杂羟基磷灰石涂层的制备及性能研究

作者：于念天津大学

学位级别：硕士

镁及镁合金具有优异的力学性能和生物可降解性,是一种极具潜力的新型可降解生物植入材料。然而镁及镁合金在人体体液等富含Cl离子的溶液环境中的过快腐蚀严重制约了其在临床上的广泛应用。利用生物活性涂层对镁及镁合金进行表面改性既... 详细信息

镁及镁合金具有优异的力学性能和生物可降解性,是一种极具潜力的新型可降解生物植入材料。然而镁及镁合金在人体体液等富含Cl离子的溶液环境中的过快腐蚀严重制约了其在临床上的广泛应用。利用生物活性涂层对镁及镁合金进行表面改性既可以提高镁及镁合金的耐蚀性又能改善其生物活性。本文采用微波辅助沉积法在AZ31镁合金表面制备了锶掺杂羟基磷灰石(SrHA)生物活性涂层。探究了Sr掺杂含量、溶液pH、微波时间、微波温度等工艺条件对涂层微观形貌、结合强度和电化学性能的影响,优化了微波工艺;通过长期浸泡实验探究了SrHA涂层包覆镁合金的体外降解及矿化性能,并分析了其降解及矿化机理。实验结果表明:在Sr掺杂含量为6 wt%、涂层溶液p H为6.30、微波温度为100℃、微波10 min的工艺条件下,在镁合金表面可制备出结构均匀,无裂纹的锶掺杂羟基磷灰石涂层(SrHA)。SrHA涂层具有双层结构:上层为花状SrHA,下层为片状SrHA,涂层厚度约为3μm。电化学测试表明,SrHA涂层的制备显著提高了镁合金基体在模拟体液中的耐蚀性,试样在模拟体液中的腐蚀电压(E)为-1.43 V,腐蚀电流(i)为1.98μA?cm,交流阻抗为22.8 kΩ。长期浸泡试验表明,下层片状Sr HA具有较低溶解度,为镁合金基体提供初期的耐蚀保护;上层花状结构具有较大溶解度和优异的矿化性能。在模拟体液(SBF)中SrHA涂层能快速诱导羟基磷灰石(HA)的生成,浸泡第2天,大量颗粒状HA和胶状HA沉积在SrHA涂层表面;浸泡第4天,SrHA涂层表面形成致密的矿化层;浸泡32天后矿化层厚度为33μm。SrHA涂层具有连续矿化的能力,随着浸泡时间的延长,颗粒状HA矿化层、珊瑚虫状HA矿化层和球状HA矿化层先后沉积在SrHA涂层表面,并与SrHA涂层融为一体,为镁合金基体提供腐蚀保护。浸泡32天后的SrHA涂层包覆镁合金试样在SBF中的腐蚀速率仅为0.14 mg/day·cm,腐蚀电流密度(i)为2.75?A?cm,均明显低于镁合金裸片,表明SrHA涂层和矿化层将为镁合金基体提供更为长久的腐蚀保护。

关键词： AZ31镁合金微波辅助沉积法 SrHA涂层耐蚀性矿化性能