钛表面超亲超疏性构筑及其对抗菌性影响

生物材料植入人体后若受到细菌感染就可能导致植入手术失败,因此植入材料的抗菌性研究具有重要的意义.由于内植物感染的第一步是细菌在材料表面的贴附,植入材料的表面性质对其抗菌性有决定性的影响.本文应用电化学法在钛表面构筑一层超亲水或超疏水的表面膜层,并由体外抗菌性试验研究材料表面的润湿性对细菌贴附的影响,以期借助改变材料表面...     

BSA与羟磷灰石相互吸附的FTIR-ATR光谱

采用傅里叶变换红外衰减全反射(FTIR-ATR)光谱法对牛血清白蛋白(BSA)在羟磷灰石(HA)[Ca₁₀(OH)₂(PO₄)₆]表面不同时间的相互吸附作用进行了表征。在BSA溶液作用下,羟磷灰石表面的Ca²⁺、PO₄^3-和OH^-离子初始的溶解和再沉淀使得BSA与HA相互作用层层叠加,在HA表面形成从表层到次表层分子都包含有吸附的BSA的覆盖层,从而加深两者之间的相互作用。经红外差谱法处理过的相关ATR数据表明, BSA与HA之间的相互作用是快速的,并随时间变化进一步加强;来自HA上PO₄^3-的P=O基团对蛋白质肽键的酰胺II带(―CNH)、多肽链的甲基(―PO₃)和亚甲基(―CH₂)上氢的吸附作用要比P―O快速而且强烈。Ca²⁺在该吸附过程中起了极其重要的作用,其快速与蛋白质肽键的羰基氧发生作用,并诱导该蛋白质二级结构由β-折叠向α-螺旋和β-转角构象转变;伴随着这一构象变化,蛋白质多肽链上大多数肽键的―C=O和H―N―活性基团从链间氢键交联中释放出来,带动众多的氢分别参与同HA表面的Ca²⁺、PO43-和OH^-离子的相互吸附作用,并牢牢地结合于HA表面;这对硬组织的再生起着重要作用,促进了HA的生物矿化过程。     

钛/活细胞界面原位EIS研究

设计了原位电解池用于生物材料/活细胞界面电化学交流阻抗谱(EIS)的测量, 原位观测了钛/MG63细胞界面EIS行为及其随时间的变化. 原位电解池中引入Ag/AgCl作为参比电极, 解决了EIS测量过程中高频部分信号失真的问题. 钛/MG63细胞界面EIS研究初步结果表明: 活细胞在钛电极表面附着, 可改变界面双电层结构和电极的表面状态, 进而影响界面的电化学性质. 实验发现, 由于钛电极表面氧化层的阻抗信号处于中低频段, 而细胞膜层自身的电化学阻抗响应位于高频范围, 由此, 可分别分析不同的电极过程, 解析其相互关系, 研究活细胞在生物材料表面的作用机理.     

氢气气泡模板电化学诱导沉积纳-微米二级结构钙磷盐生物材料的研究

生物材料的多孔结构对于植入后细胞的响应及其与机体组织的有效整合有着决定性的影响. 采用电化学沉积方法在钛基表面成功制备多孔钙磷盐及钙磷盐/蛋白质复合膜层. 本文选择合适的电解液浓度、温度、电流密度、时间和蛋白质添加剂等,可有效地控制钙磷盐晶体的形状、尺寸和柔韧性,并初步探讨了氢气气泡模板的作用机制. 研究结果表明,动态氢气气泡是一种有效的模板,可控制钙磷盐晶体的生长速度,成功构筑纳-微米二级结构钙磷盐生物材料.     

电化学沉积羟基磷灰石过程晶体生长行为

采用恒电流电化学沉积方法从含钙与磷盐水溶液中直接在纯金属钛电极表面沉积纳米羟基磷灰石涂层,运用EDS、SEM、XRD、FTIR等方法对其进行表征. 重点考察了一种典型制备条件下钙磷沉积层的形貌、结构及组分随沉积时间的变化,进而探讨相应条件下电化学沉积羟基磷灰石涂层晶体生长过程的基本规律. 研究表明电化学沉积法可用于在医用金属表面直接涂覆含钙离子缺陷的纳米羟基磷灰石涂层,典型条件下涂层的生长规律为: (1)沉积过程中羟基磷灰石晶粒以c轴方向沿沉积面法线方向择优生长,且这一趋势延续整个沉积过程; (2)内层晶粒的生长受到外层晶粒生长的抑制, 对于同层的晶粒,当晶粒分布密集时,晶粒生长可能发生相互制约; (3)随沉积时间的延长,沉积量增加,而膜层的化学组成基本不发生变化.     

生物电化学仪器的发展现状与展望

电荷传递是生命运动的基本过程之一,电化学方法在生命科学中的应用为相关生命现象的研究提供了一个有效而独特的物理化学视角,并带来超出常规生物学检测的丰富信息.随着生物电化学研究的不断扩展和深化,已从早期的生物分子电化学研究深入向活体、活细胞、单活细胞水平甚至活细胞中单分子水平发展.研究者对仪器设备性能如灵敏度、分辨率(时间分辨、空间分辨和能量分辨)和操作性等提出了越来越高的要求.本文综述了生物电化学仪器在应用领域和研究领域的现状,重点介绍单细胞电化学检测系统的构建,并初步探讨国内生物电化学研究仪器的发展趋势.     

羟基磷灰石与牛血清白蛋白相互作用的原位红外光谱研究

应用原位(in situ)全反射红外光谱研究牛血清白蛋白在电化学法制备的羟基磷灰石表面的吸附和成键行为, 探索电化学法制备的HA生物材料/生物环境界面过程和生物相容性的微观本质.     

CaP/壳聚糖复合膜层的电化学共沉积研究

用电化学共沉积方法在医用钛合金表面成功制备了CaP/壳聚糖复合膜层,并用XRD,SEM,FTIR漫反射光谱和XPS等对复合膜层化学组成及结构进行表征.结果表明,加入壳聚糖可使钙磷沉积层结构发生显著变化,将壳聚糖掺入钙磷沉积层,形成CaP/壳聚糖复合物和杂化物.力学实验表明,在钛基底表面未进行表面预处理条件下,CaP/壳聚糖复合膜层与钛基底的结合力高达2.6MPa,比单一CaP电化学沉积层与基底的结合力提高约4倍.文中还对壳聚糖参与表面电沉积反应机理进行了讨论.     

电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及机理研究

控制电沉积溶液中钙 /磷离子的浓度 ,在钛合金表面直接沉积羟基磷灰石 (HAP)陶瓷涂层 .XRD、SEM实验证实 ,制备的HAP晶粒完整 ,粒度均匀 .热力学计算表明HAP比TCP更易于生成 .文中讨论了羟基磷灰石 (HAP)涂层电沉积的机理 ,指出电沉积是一个二步过程 ,HAP的形成是从溶液中离子到固体的直接过程 ,没有前驱体的生成     

羟基磷灰石涂层的电化学可控制备及生物性能的初步表征

控制不同沉积条件制备不同结构形貌的羟基磷灰石涂层,主要获得3种由不同尺寸晶粒构成的直立状、花簇状和多孔状典型形貌特征的涂层;XRD物相分析显示,该涂层主要由结晶良好的羟基磷灰石组成;FT-IR组分分析未检测到其他钙磷盐成分的存在.体外细胞培养试验表明,以上各种形貌的羟基磷灰石涂层均具有良好的生物相容性,但其生物活性则因形貌而异,其中纳米有序多孔状羟基磷灰石涂层表现出最高的生物活性,而花簇状的涂层生物活性相对较低.