生物材料表面微纳米结构对细胞及组织再生的调控作用

来源 :2017中国生物材料大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lxh5310
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  生物材料被广泛应用在组织损伤修复,到目前为止,生物材料的临床应用主要是利用了材料的物理特性,如力学支撑等。近年来越来越多的研究表明,生物材料表面微米或纳米结构能够促进干细胞分化以及组织再生。
其他文献
镁和镁合金因其可降解性,优秀的力学性质,在生物可降解材料方面有着较好的应用前景,但在体液环境中较快的腐蚀速率成为其应用的主要限制因素.表面改性可有效地提高镁合金的耐腐蚀性,并且赋予表面相应的生物活性.
基于特殊的二维结构,石墨烯近年来在生物医学领域显现出独特的优势:超大比表面积可以高效负载药物;多片层结构可以插层多种分子;近红外激发性质也可用于体内示踪和生物成像.与传统零维、一维、三维的纳米材料不同,二维石墨烯的大比表面积更有利于它与生物机体的接触,从而使得在纳米-生物界面上发生更为频繁的相互作用和信号传递.因此,仅通过传统维度材料与细胞的相互作用来推测新型石墨烯对细胞的生物学效应并不可取.
对钛(Ti)及其合金进行微弧氧化(MAO)处理,可以提高其表面耐磨、耐蚀,以及生物性能.以碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、醋酸盐等作为电解液可以在Ti表面制备出具有火山坑形貌特征的多孔TiO2膜层.本论文使用三种四硼酸盐电解质在纯Ti表面制备出了一种新型的具有微纳米双重结构的TiO2膜层.
钛具有良好的生物相容性,力学性能和耐腐蚀性能,使其在硬组织替代和修复方面得到广泛应用.但钛表面的生物活性差,易导致手术效果不好.因此表面改性是优化表面活性的有效手段,目前常用改性方法有微弧氧化,阳极氧化,溶胶-凝胶,碱液处理,水热处理等.
生物材料表面面临细菌感染的问题,细菌感染率在5%左右,一旦发生感染,死亡率达到10%以上.我们的研究小组致力于智能抗菌功能化表面的研究,近期取得了一系列的研究进展,构建了基于温度刺激相应的细菌杀灭-细菌尸体释放的可逆表面.通过表面引发自由基聚合的方法,将温敏性、亲水性单体季铵盐单体共聚合,构建了两元和三元的共聚物涂层.该涂层在相转变温度以上,涂层具有疏水的性质,吸引细菌并杀死细菌,将温度降低到相转
支架材料在组织工程和细胞移植中具有很重要的应用.尽管目前已经有很多种方法制备多孔支架材料用于构建细胞-材料系统,但传统的加工方法,如盐析法、发泡法、相分离法、冻干法等,无法精确控制支架材料内部的孔状结构.负载间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)后,体外实验结果表明,细胞在支架内具有良好的活性,体内实验结果表明,细胞的存活时间与支架材料表面孔径的大小相关。
石墨烯及其衍生物,包括氧化石墨烯以及还原氧化石墨烯,都表现出了良好的抗菌性能,然而其具体的抗菌机制现在仍不是很清楚.知道,氧化石墨烯主要包括羟基(-OH),环氧基(-O-),羰基(-C=O)和羧基(-COOH)四种含氧官能团.采用不同还原方法处理氧化石墨烯,得到含有不同种类含氧官能团的还原氧化石墨烯,并研究了它们对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的抗菌规律和作用机制。
3-羟基丁酸酯与3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)是微生物在碳源过量,氮源、磷源缺乏时,积累在体内作为营养和能量储存物质参与细胞代谢的天然产物.PHBV具有良好的立体规整性、生物相容性、生物可降解性和压电性,但化学惰性及疏水性是其无法规避的缺点.采用异氰酸酯封端并引入生物相容的高分子(如低分子量聚乙二醇)制备嵌段共聚物,是实现PHBV本体改性进而构建新型功能化PHBV的常用方法之一。异佛尔酮二异氰
钛及钛合金是临床应用最广泛的医用金属材料之一,其表界面性能直接决定了植入成败及长期使用寿命.基于细胞外微环境的生理信号(生物物理、细胞外基质、水溶性生长因子等)设计或表面改性生物材料正成为相关领域的研究前沿.其主要优势在于,相关生物材料可与生物体有效“互动”,实现材料表面与细胞更好的相互作用,从而调控细胞生理功能,促进相关组织再生.
目前,小口径人工血管移植失败的主要原因是血栓形成和内膜增生。内皮细胞是保持血管通畅性的天然调节物,在抗血栓形成、抑制平滑肌过度增生、分泌血管活性因子等方面发挥着重要作用。