氧化铁纳米颗粒在磁共振成像中的应用

目前临床诊断中钆基造影剂的应用十分广泛,然而其对人体的毒性无法忽视,因此研究者致力于低毒性造影剂的研发。氧化铁纳米颗粒(Iron Oxide Nanoparticles,IONP)因其超顺磁性在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)中具有良好的暗对比效果,并且具有良好的生物相容性。随着生物材料和分子影像技术的发展,IONP在MRI成像中的应用愈发广泛。近年来,IONP在多模态成像和诊断治疗一体化方面取得了进展。本文将以IONP的MRI成像机理、制备和表面修饰为基础,阐述近年来IONP在MRI成像应用的研究成果和问题,期望IONP取得更好的发展。     

钛及钛合金表面羟基磷灰石涂层结合强度及稳定性

钛(Ti)及其合金凭借优异的机械性能和良好的生物相容性,一直是骨和牙种植体的主要临床应用材料。由于钛及其合金自身的生物惰性,不易与周围骨组织进行快速的骨整合,因此其表面的生物活性有待进一步提高。羟基磷灰石(HA)是人体骨和牙齿的主要无机成分,具有良好的生物活性和生物相容性,受其力学性能的制约,常被作为涂层材料覆盖在钛基体表面,用以提高植入体的生物活性。但一直存在涂层与基体界面结合强度低和涂层力学稳定性差的问题,成为限制其临床广泛应用的主要因素。本文从涂层结构设计、成分设计及制备方法等方面,就国内外改善钛基底与HA涂层界面结合性能的研究现状和发展动态作一综述,为高性能钛植入体的制备和应用提供参考。     

丝素纤维/硫酸钙抗感染骨材料的制备及性能

通过控制丝素蛋白自组装过程制备了溶液状态下的丝素纳米纤维（silk fibroin nanofibers,SFFs）,与硫酸钙、万古霉素（vancomycin,VCM）复合,制备了VCM/CS/SFFs抗菌骨材料。通过SEM、XRD、紫外分光光度计、万能力学试验机、抑菌圈、MTT等手段分别研究了复合材料的微观形貌与结构、药物释放、力学、抑菌及细胞相容性等性能。结果显示,与水作为固化液相比,随着SFFs溶液（0.017 5~2.1 mg·mL^-1）的加入,复合材料凝固时间可控,降解率逐渐降低,抗水性增强,韧性提高;同时随丝素纳米纤维含量的增加骨材料抗压强度表现为先增加后减小的趋势,一周内药物释放速率降低;材料同时具有抑菌作用;MTT实验结果显示,加入丝素纳米纤维后与纯的硫酸钙相比MC3T3细胞增殖明显。     

丝素纤维/硫酸钙抗感染骨材料的制备及性能

通过控制丝素蛋白自组装过程制备了溶液状态下的丝素纳米纤维(silk fibroin nanofibers,SFFs),与硫酸钙、万古霉素(vancomycin,VCM)复合,制备了VCM/CS/SFFs抗菌骨材料。通过SEM、XRD、紫外分光光度计、万能力学试验机、抑菌圈、MTT等手段分别研究了复合材料的微观形貌与结构、药物释放、力学、抑菌及细胞相容性等性能。结果显示,与水作为固化液相比,随着SFFs溶液(0.017 5~2.1 mg·m L~(-1))的加入,复合材料凝固时间可控,降解率逐渐降低,抗水性增强,韧性提高;同时随丝素纳米纤维含量的增加骨材料抗压强度表现为先增加后减小的趋势,一周内药物释放速率降低;材料同时具有抑菌作用;MTT实验结果显示,加入丝素纳米纤维后与纯的硫酸钙相比MC3T3细胞增殖明显。     

单向增强玻璃钢复合材料静/动态拉伸实验研究

本文针对单向增强玻璃钢复合材料，进行了一系列静/动态拉伸试验，利用高速摄影与DIC相结合的方法，获得了材料不同方向、不同应变率的应力-应变曲线以及材料在不同方向上的动态失效应变，精确地描述了材料的静/动态拉伸及失效行为。实验结果表明，纤维增强方向在不同应变率（10?3、10、102 s?1）拉伸应力-应变曲线均存在一个刚度减小的刚度变化点N，变化后的E_changed分别为初始弹性模量E_initial的67.5%、39.0%、21.4%。此材料在不同应变率（10?3、10、102 s?1）拉伸情况下，纤维增强的方向1上强度最高（分别为608、967、1 123 MPa），方向2强度最低（分别为75、67、58 MPa），方向3强度较低（分别为90、151、221 MPa）。利用高速摄影与DIC相结合的方法，获得了100 s?1应变率下，不同铺层方向破坏时刻的动态失效参数（方向1～3的动态失效应变分别为0.267、0.078、0.099），可以更加精确地描述此单向增强玻璃钢复合材料的动态失效行为。     

HA/GCPU复合多孔支架的可控制备及细胞相容性

以脂肪族异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为硬段、蓖麻油甘油酯(GCO)作为软段,通过原位聚合法制备了羟基磷灰石/蓖麻油甘油酯基聚氨酯(HA/GCPU)复合多孔支架.利用红外光谱和扫描电子显微镜对复合支架进行表征,并测试其力学性能及孔隙率.研究结果表明,HA/GCPU复合多孔支架的孔隙率和抗压强度依赖羟基磷灰石的含量,并具有明显的可控性.HA质量分数分别为0,20%和40%时,HA/GCPU复合多孔支架孔隙率分别为(61±3)%,(68±2)%和(57±3)%,抗压强度分别为(605±61),(2125±58)和(4588±260)k Pa,可见HA质量分数为20%时,HA/GCPU复合多孔支架具有与松质骨较为匹配的孔隙率和抗压强度.将MG63细胞与多孔支架共培养,通过倒置显微镜和扫描电子显微镜观察,用噻唑蓝(MTT)法表征HA/GCPU复合多孔支架的细胞相容性,结果表明,HA/GCPU复合多孔支架表面细胞黏附,生长良好,无细胞毒性,在骨组织工程领域具有一定的应用前景.     

纳秒脉冲激光烧蚀非晶合金的研究进展

非晶合金是一类原子排列处于长程无序状态的新型结构材料，具有一系列优异的力学和物理性能，从而有望应用于国防、空天等关键领域。在这些领域的应用中，非晶合金易受到强激光或空间等离子体的作用而失效。同时，非晶合金在高能激光辐照下的结构响应本身也极具科学意义。因此，近年来这方面的研究得到了越来越多的关注。本文将重点关注纳秒脉冲激光对非晶合金在大气和水环境下的烧蚀，针对熔化、流体动力学失稳、爆炸沸腾、气泡动力学等烧蚀过程中的几种典型现象，简要介绍相关的实验和理论研究进展。最后，对未来值得进一步研究的方向进行了概述。     

数字图像相关测试技术在霍普金森杆加载实验中的应用

本文利用三维数字图像相关(3D-DIC)测试技术,在Hopkinson bar加载条件下测试铝合金动态拉伸力学性能以及TC4合金Ⅱ型裂纹的起裂时间和冲击载荷下的失稳扩展速度。两台高速相机保证了被测物体的三维成像,校准板技术使得所测试的应变-时间历程定量化。利用数据处理软件能够得到关注区内每一点的位移-时间历程、应变-时间历程及主应变等。同时,针对TC4材料的动态断裂过程,三维数字图像相关技术能够实时地记录预制疲劳裂纹的张开、裂纹尖端起裂、裂纹分叉扩展、失稳传播等各个阶段,为动态断裂韧性的确定提供了有力工具。     

纳米纤维增强双层组织引导膜的力学性能及细胞响应

通过热致相分离结合静电纺丝技术,在纳米羟基磷灰石/聚酰胺(n HA/PA)多孔膜基底表面形成不同取向的PA纳米纤维,制备了纤维增强双层组织引导膜.研究了不同转速(0,500,1500 r/min)下,n HA/PA多孔膜表面形成的PA纳米纤维的微观结构及取向情况对力学性能的影响.将双层组织引导膜与MG63细胞共培养,研究细胞在双层组织引导膜周围的生长情况,并通过四甲基偶氮唑盐比色法(MTT)定量研究了细胞的增殖情况.结果表明,热致相分离法制备的n HA/PA多孔膜表面及内部富含多孔结构,n HA晶粒在PA基质中均匀分布.采用静电纺丝法在n HA/PA多孔膜表面构建纳米纤维,随着转速增大,n HA/PA多孔膜表面的PA纳米纤维取向性逐渐增加.引入PA纳米纤维后,双层组织引导膜的力学性能均有增强,在500 r/min转速下,双层组织引导膜中,纳米纤维层与n HA/PA基底应变同时达到最大,拉伸强度达到(39.86±4.73)MPa.细胞实验结果显示,双层组织引导膜周围的细胞生长良好,增殖明显,具有良好的细胞相容性,在牙周组织缺损再生领域有潜在应用前景.     

细胞表面壳化的研究进展

细胞表面壳化主要是通过物理、化学等技术方法对细胞表面进行修饰,形成完整均匀的有机、无机、金属纳米粒子或者复合壳层结构,从而使不能自身壳化的生物细胞表面形成保护壳甚至赋予细胞新的功能,使细胞具备多功能性。近年来,此技术在细胞存储、细胞运输、细胞传感器、细胞芯片以及细胞治疗等方面应用广泛,发展迅速。本文综合目前的研究现状,详细介绍了可进行细胞表面壳化的细胞类型、生物表面壳化的方法以及人造细胞外壳的工程技术在生物医学以及能源环境中的应用等。