目的:观察纯钛植入体经喷砂酸蚀(SLA)联合等离子喷涂钽涂层处理后在大鼠体内的骨结合及新骨形成情况.方法:纯钛样品抛光清洗后,经喷砂、酸蚀处理,以等离子喷涂技术制备钽涂层.以喷砂酸蚀钛(SLA组)为对照组,钽涂层钛(SLA-Ta组)为实验组.利用扫描电镜、能谱分析仪、接触角测量仪和划痕测试仪对两组材料表面进行表征分析.将两组植入体随机植入大鼠的双侧股骨髁部,术后对大鼠进行双荧光标记.18只大鼠随机分别于术后4、12周处理死(n=9),通过Micro-CT扫描、荧光显微镜观察和组织学染色相结合评价植入体周围新骨形成和骨结合状况.结果:等离子喷涂成功在SLA钛表面制备了微纳米多级结构的钽涂层.体内实验显示,术后4、12周,SLA-Ta组植入体周围新生骨量、骨结合率均明显高于SLA组.结论:SLA联合等离子喷涂钽形成的微纳米多级结构可促进新骨形成,加速其沉积矿化,进而提高植入体的骨结合能力.

目的 对多孔型人工关节植入物的涂层性能(包括涂层形貌和涂层力学性能)进行分析,总结目前主流产品的涂层性能范围,为新产品的设计研发提供参考,同时为远期植入物取出分析提供依据.方法 试验中所用的涂层表面形貌、剪切强度和拉伸强度样品,分别按照ASTM F1854、ASTM F1044和ASTM F1147标准制备,涂层采用等离子喷涂技术加工.共对17套件产品(编号1～17号)的涂层表面形貌(涂层厚度、孔隙率和孔隙截距)进行试验;对编号为1～7号和15、16号产品,首先按照ASTM F1044的试验方法,进行涂层与基体之间的剪切强度试验;然后按照ASTM F1 147的试验方法,进行涂层与基体之间的拉伸强度试验.对编号为17的产品,按照ASTM F1044和ASTM F1 147的试验方法,分别测试复合涂层和单纯钛涂层的剪切和拉伸强度.结果 全部产品中,共15套产品(占比88.2％)涂层厚度300～500 μm;金属涂层的产品共16套(编号1～16),其中11套(占比68.75％)涂层孔隙率30％～50％,14套(占比87.5％)涂层孔隙截距50～150 μm;涂层的力学性能与基体材质无关;添加羟基磷灰石(HA)后的复合涂层的剪切强度和拉伸强度与纯金属涂层相比,均明显降低.结论 针对多孔涂层人工关节的设计制造,其涂层的性能可以参考以下指标:涂层厚度300～500 μm,涂层孔隙率30％～50％,涂层孔隙截距50～150 μm;可以根据产品的用途选择基体材质;在设计含有HA的复合涂层的植入物时,应考虑结合力较低对产品性能的影响.该性能指标范围能够为远期临床取出物分析提供对照.

目的:对等离子喷涂钛涂层和多孔烧结钛涂层髋关节植入物的性能进行测试,对比分析2种涂层工艺产品的性能差异.方法:选取2种涂层工艺的生物固定型股骨柄作为试验样品,利用全自动金相显微镜、材料试验机、磨耗仪分别观测2种样品基体材料的显微组织、拉伸性能及涂层耐磨性能,并通过观测2种样品涂层的体视学结构、测量涂层与基体的粘接性能评价2种涂层工艺的性能优劣.结果:等离子喷涂钛涂层髋关节植入物基体材料的显微组织更细化、均匀,抗拉强度为(1065±21)MPa,延伸率为(15±2)％,其涂层为疏松多孔的粗糙结构,孔隙分布不均,平均厚度为521 μm,平均孔隙体积百分比为37％,平均孔隙截距为135 μm,与基体的剪切强度为(39±4)MPa,拉伸强度为(47±5)MPa,经历100次磨损周期的质量损耗为48 mg;多孔烧结钛涂层髋关节植入物基体材料的显微组织晶粒粗大,抗拉强度为(879±23)MPa,延伸率为(7±2)％,其涂层表面平缓,孔隙分布均匀,平均厚度为1 167μm,平均孔隙体积百分比为41％,平均孔隙截距为240μm,与基体的剪切强度为(44±5)MPa,拉伸强度为(62±7)MPa,经历100次磨损周期的质量损耗为15 mg.结论:2种涂层工艺髋关节植入物的性能各有优劣,均满足相关行业标准的指标要求,预期能够获得优异的体内使用性能.

目的 观察精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽复合体修饰的氧化锆材料对小鼠成骨细胞粘附、增殖及矿化的影响.方法 采用等离子喷涂的方法在钛片表面制备氧化锆涂层,经羟基化、硅烷化后在其表面连接精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽复合体(Arg?Gly?Asp tripeptide complex,RGD),并培养小鼠成骨细胞.使用激光共聚焦显微镜观察材料表面成骨细胞的粘着斑分布,并在培养24、48、72 h后进行细胞计数评价细胞增殖水平,用蛋白质印迹法检测成骨指标:碱性磷酸酶及骨钙素评价细胞矿化水平.结果 带有RGD的氧化锆涂层表面成骨细胞形成更多粘着斑,增殖活性高,并且碱性磷酸酶及骨钙素表达水平升高.结论 带有RGD的生物活性氧化锆涂层对成骨细胞的粘附、增殖及矿化具有促进作用.

目的 检测新型等离子喷涂氧化锆涂层钛种植体的骨整合能力,为其进一步临床应用提供参考.方法 采用等离子喷涂的方法在光滑圆柱形纯钛种植体表面制备氧化锆涂层,并检测其表面形态、粗糙度及表面接触角.将纯钛种植体(对照组)、氧化锆涂层钛种植体(涂层组)分别植入兔胫骨近骨骺端,术后2、4、8、12周分别取材(每组每个时间点17只兔,共68只),通过推出实验、扫描电镜、显微CT及硬组织切片的方法检测种植体的骨结合水平,并计算骨-种植体结合率(bone-implantcontact,BIC).结果 相比纯钛种植体(74.4°±3.6°),氧化锆涂层种植体的表面接触角(54.6°±1.8°)更小,扫描电镜下可见氧化锆涂层种植体表面有次微米级别及纳米级别孔隙.术后12周涂层组和对照组的推出力值分别为(64.9±3.0)和(504±2.9)N,BIC分别为(54.7±3.6)％和(41.5±3.6)％,两组差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 氧化锆涂层钛种植体表面更适于成骨,且比表面光滑的纯钛种植体展现出更好的成骨能力,尤其在成骨早期阶段.

目的:评价掺钽羟基磷灰石涂层对骨髓间充质干细胞粘附和增殖的影响,为新型种植体表面涂层的设计及应用奠定实验基础.方法:采用大气等离子喷涂技术在纯钛表面制备掺钽羟基磷灰石涂层复合涂层,利用扫描电镜、X线衍射仪和接触角测量仪表征其表面特性,通过细胞计数、细胞形态及MTT法考察大鼠骨髓间充质干细胞在涂层表面的粘附和增殖情况.结果:掺钽羟基磷灰石复合涂层呈多孔隙结构,具有较高的粗糙度和亲水性.钽的掺杂显著提高了羟基磷灰石与钛基体的结合强度.与钛相比,掺钽羟基磷灰石涂层表面粘附的细胞数目更多,细胞伸展良好,且具有较高的增殖活性.结论:等离子喷涂掺钽羟基磷灰石复合涂层具有良好的细胞相容性,能够促进骨髓间充质干细胞的粘附和增殖.

目的 对水热-等离子喷涂钽复合处理得到的钛钽生物梯度材料进行细胞毒性的评价.方法 用经过水热-等离子喷涂钽复合处理后的纯钛试件配制成10％、50％、100％不同浓度的浸提液作为实验组,并用含10％胎牛血清、1％双抗的RPMI1640完全培养基作为阴性对照组,用含0.64％苯酚的完全培养基作为阳性对照组,分别用其体外培养小鼠成纤维细胞L929,培养1 d、3 d、5 d后置于倒置相差显微镜下观察细胞形态;用MTT法检测各实验组和对照组的吸光度值,间接表示各组内活细胞数量,按照6级毒性分级法对各实验组进行细胞毒性的评级.结果 培养期各实验组细胞与阴性对照组比较均形态正常,呈长梭形或多边形,胞核卵圆形,且随着培养时间增加细胞数目增长迅速,贴壁良好;阳性对照组出现细胞凋亡,细胞数目大量减少,可见细胞皱缩为不规则形或细胞碎片,不见明显细胞核.各浓度实验组的吸光度值明显大于阴性对照组和阳性对照组,差异均有统计学意义(P<0.05),且各浓度实验组的相对增殖度(RGR)值均大于100％,细胞毒性评级均为0级.结论 经水热-等离子喷涂钽复合处理后制备出的钛钽梯度材料无细胞毒性,此新型生物梯度材料具备在体内应用的生物安全基础.

背景:骨科植入物感染是骨科有待解决的问题, 目前研究者们正在努力赋予植入物抗感染功能, 植入物抗菌活性研究已成为研究的热点.目的:介绍了近年来骨科金属植入物修饰的方法.方法:应用计算机检索Science Direct online数据库2005至2019年发表的相关文献, 检索关键词为"antimicrobial, coating";检索万方数据库、维普中文期刊服务平台2005至2018年发表的相关文献, 检索关键词"抗菌, 涂层".结果与结论:当前对骨科植入物的抗菌改性处理主要分植入物自身的抗菌改性处理与植入物表面抗菌改性处理, 其中植入物表面抗菌改性方法主要有电化学改性、微弧氧化、磁控溅射法、喷涂法、化学转化、激光表面修饰、等离子体注入、纳米球光刻、溶胶/凝胶法、水热法、逐层组装、多种方法联合处理等, 每种抗菌修饰方法均有其优缺点.

目的 分析比较3种风险评估方法对广东省某海洋石油工程装备制造项目(“建设项目”)粉尘危害的风险分级.方法 2017年5-10月对建设项目进行职业卫生调查及工作场所粉尘浓度检测,并分别采用GBZ/T 229.1-2010《工作场所职业病危害作业分级第1部分:生产性粉尘》(分级标准)、风险指数评估法、国际采矿与金属委员会职业健康风险评价模型(“ICMM定量法”)对该建设项目切割和喷涂车间工作场所进行粉尘危害风险进行评估,并对3种风险评估方法的分级结果进行比较.结果 分级标准对喷砂工序评价为中度危害,对风铲轮、手工焊和CO2保护焊工序风险分级评价为轻度危害,其余评价为相对无害.风险指数法对喷砂工序风险分级评价为高度危害,手工焊工序为中度危害,CO2保护焊和风铲轮工序评价为轻度危害,其余工序评价为无危害.ICMM定量法对风铲轮导致的呼吸道刺激症状风险分级评价为非常高风险,对气割、等离子切割工序导致的呼吸道刺激症状风险分级评价为可容忍风险,其余工序均为不可容忍风险.定量法对各工序导致的尘肺风险分级评价均为不可容忍.结论 分级标准和风险指数法分级结果较一致.分级标准对工作场所粉尘危害风险评价虽然较客观,但需进一步细化指标.风险指数法粉尘风险评价较全面,但部分指标主观性较大.ICMM定量法对粉尘风险的评价高估且评价较主观.

背景:利用等离子喷涂法在钛合金表面制备羟基磷灰石涂层具有火焰温度高、速度快、堆积体热影响小、涂层平整性好、技术成熟、自动化程度高等优点,但也存在力学性能较差、结晶度低、残余应力大等诸多问题.目的:观察水热处理对羟基磷灰石涂层材料特性与力学性能的影响.方法:采用等离子喷涂法在钛合金表面制备羟基磷灰石涂层,对涂层分别进行2,4,6,8 h的水热处理,利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪分析水热处理前后涂层的材料学特征,同时检测涂层的微观硬度与弹性模量.结果与结论:①喷涂过程中发生羟基磷灰石的分解和非晶化现象,生成产物有磷酸三钙、磷酸四钙、CaO等结晶相和大量的非晶相,水热处理能够促进分解后的结晶相和非晶相转化为结晶羟基磷灰石;②150℃水热保温8 h后,涂层的结晶度由6.9％提高到93.76％;③喷涂后涂层中存在较多的孔隙和裂纹,这增加了涂层整体的比表面积,加快了羟基磷灰石的溶解重结晶过程;水热处理促使纳米羟基磷灰石微晶在裂纹表面不断生成聚集,这是部分裂纹发生"自愈"现象的根本原因;④水热处理后涂层的弹性模量和微观硬度较喷涂后涂层得到明显提高;⑤结果表明,水热处理可有效提高羟基磷灰石涂层的结晶度、弹性模量和微观硬度.