目的:探讨珊瑚状钛酸钡纳米压电涂层的生物相容性，及其于超声激发下产生的压电效应对大鼠骨髓间充质干细胞（BMSC）早期成骨分化的影响，为口腔种植体表面优化提供实验依据。方法:通过阳极氧化、水热反应及高温退火在钛表面制备钛酸钡纳米压电涂层（涂层组），以抛光钛试件为对照组。采用扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和水接触角测量仪分别检测两组钛试件表面形貌、成分、晶相和亲水性；通过压电力显微镜测试涂层组压电性能。培养并鉴定大鼠BMSC并将其接种于两组钛试件表面，以接种于空白培养板的细胞为空白组；施加低强度脉冲超声干预后，检测细胞增殖和死活情况，评价涂层的细胞相容性；使用碱性磷酸酶（ALP）显色试剂盒检测各组碱性磷酸酶活性，并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测成骨相关基因［整合素、骨形态发生蛋白2（BMP-2）、Runt相关转录因子2（RUNX2）］的表达情况，评价涂层促BMSC早期成骨分化的作用。结果:涂层组钛表面呈现均匀的珊瑚状形貌，珊瑚触手直径为70~100 nm；主要成分为四方相钛酸钡；涂层组表面亲水性（水接触角10.12°±0.93°）显著优于对照组（水接触角78.32°±0.71°）（ F=10 165.91， P<0.001）；涂层具有稳定的压电性能，压电常数约为5 pC/N。细胞实验显示，培养第3天，无论超声与否，涂层组细胞增殖活性显著小于空白组和对照组（ P<0.05）；培养第5天，无论超声与否，3组细胞增殖活性差异均无统计学意义（ P>0.05）；培养第7天，涂层组ALP活性显著大于空白组和对照组（ P<0.05）；RT-qPCR显示，超声后涂层组整合素和BMP-2 mRNA表达量显著大于其他组，且显著大于未超声涂层组（ P<0.05）；超声后对照组整合素mRNA表达量显著大于未超声对照组（ P<0.05）；超声后涂层组RUNX2 mRNA表达量显著大于未超声涂层组（ P<0.05）。 结论:珊瑚状钛酸钡纳米压电涂层具有良好的生物相容性和稳定的压电性能，低强度脉冲超声激发可促进大鼠BMSC早期成骨分化。

目的 探索钛酸钡压电涂层钛合金材料对巨噬细胞增殖及破骨分化的影响.方法 分别以钛酸钡涂层多孔钛合金(PTB)和单纯多孔钛合金(PT)为实验组和对照组,通过micro-CT、SEM、EDS等观察了解钛酸钡涂层多孔钛合金材料的表面特征;通过循环负载装置制备材料提取液,在动态负载条件下进行RAW264.7细胞-材料共培养,采用SEM、CCK-8、AM-PI染色观察细胞生长状态及增殖活性;利用RANKL对与钛酸钡压电涂层多孔钛合金材料动态负载共培养后的细胞进行破骨分化诱导及TRAP染色,观察分析钛酸钡涂层多孔钛合金压电材料对破骨分化的影响.结果 micro-CT显示涂层对总体结构影响不大,SEM显示表面钛酸钡涂层致密、形态规整、结合紧密,EDS显示钛酸钡涂层元素组成合理、分布均匀,材料压电系数(d33)测量显示PTB组压电系数接近天然骨.CCK-8显示两组材料动态提取液细胞毒性等级为Ⅰ级,SEM显示两组表面细胞生长状态良好,Calcein-AM/PI染色显示PTB组细胞表现出更强的增殖活力,流式凋亡显示两组细胞凋亡率与空白对照组差异无统计学意义(P>0.05),破骨诱导结果显示PTB组细胞总数较多、破骨细胞计数和占比均下降.结论 钛酸钡涂层多孔钛合金材料,可在负载条件下形成局部微电场,促进细胞增殖并抑制破骨分化.

目的:探讨氧化石墨烯-壳聚糖改性的钛酸钡纳米颗粒(BCG-NPs)与聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))复合压电材料对人脐带间充质干细胞(hWJ-MSC)成骨分化的影响.方法:采用滴涂法在钛表面制备BCG-NPs/P(VDF-TrFE)涂层(BCGP-Ti),对其表面形貌、物相组成、亲水性和压电性能进行表征.通过模拟体液浸泡实验检测样本体外矿化的能力.将hWJ-MSC接种在样本表面,采用CCK-8检测细胞活力,细胞骨架染色观察hWJ-MSC铺展情况,碱性磷酸酶(ALP)和茜素红染色分别评估ALP活性和矿化水平,实时荧光定量PCR和免疫荧光染色检测成骨分化相关基因和蛋白表达.将Ti棒与BCGP-Ti棒分别植入SD大鼠股骨,Micro-CT和组织学染色观察骨整合效果.结果:扫描电镜和X射线衍射分析证实BCGP-Ti涂层成功构建.极化后BCGP-Ti具有良好的压电响应,其亲水性优于Ti和未极化的BCGP-Ti(P＜0.01),体外矿化的能力高于Ti和未极化的BCGP-Ti(P＜0.01).hWJ-MSC在极化后BCGP-Ti表面铺展的面积较Ti组增加(P＜0.05).与Ti相比,极化后BCGP-Ti促进hWJ-MSC矿化水平、ALP以及Ⅰ型胶原蛋白(COL1)、Runt相关转录因子(RUNX2)、骨钙素(OCN)等成骨分化相关基因和蛋白的表达(P＜0.05),在体内实现更好的骨整合.结论:在钛基表面构建BCG-NPs/P(VDF-TrFE)涂层可诱导hWJ-MSC成骨分化促进骨整合.

目的 建立电感耦合等离子体质谱法同时测定紫砂陶器在食品模拟物中24种元素迁移量的分析方法.方法 紫砂茶壶、紫砂烧水壶、紫砂锅、紫砂电炖锅共4种紫砂陶器使用4％乙酸作为食品模拟物进行浸泡试验,使用电感耦合等离子体质谱法测定迁移液中24种元素迁移量.结果 锂、镁、铝、铁、钡元素质量浓度在1000μg/L以内,铅、镉、总砷、铬、镍、铜、钒、锰、锑、锡、锌、钴、钼、银、铍、铊、钛、锶元素在100 μg/L以内呈线性关系,r值为0.998 739～0.999 989.总汞在5.0 pg/L以内呈线性关系,r值为0.995 056.本方法所测元素的检出限为0.5～45.0 μg/L,回收率为80.6％～108.9％,相对标准偏差为1.0％～4.8％(n=6).对市售紫砂茶壶、烧水壶、砂锅、电炖锅共4种紫砂陶器检测发现,铍、钛、铬、镍、钴、锌、银、镉、锑、总汞、铊、锡、铜、总砷、钼、铅共16种元素迁移量结果低于定量限.迁移量最高的元素茶壶是铝、镁、钡;烧水壶是铝、镁;砂锅是铝、镁、锂;电炖锅是铝.结论 该方法易于操作、准确度高,为紫砂陶器中元素迁移量测定及评价提供了一种有效可行的检测方法.

背景:可控的压电效应能促进组织的再生与修复,压电材料在负重组织工程领域应用广泛.目的:制备一种可促进骨组织再生的压电薄膜材料,探究其结构表征、电输出性能、生物相容性及其电输出对兔骨髓间充质干细胞成骨分化的影响.方法:以聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯(poly-3-hydroxybutyrateco/4-hydroxybutyrate,P34HB)为原料,加入质量比分别为0%,5%,10%,15%,20%的锡钛酸钡钙(Ba0.94Ca0.06Sn0.08Ti0.92O3,BCST)粉末,以二氯甲烷为溶剂,通过真空干燥方法制得150-200 μm厚度BCST/P34HB压电薄膜材料,经油浴极化后,检测其表面形貌、物相组成、压电系数和开路电压,以及BCST/P34HB在110 Hz、0.25 N力幅度下的电输出对兔骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化的影响.结果与结论:①扫描电镜、X射线衍射、水接触角、压电系数检测及电输出性能测试显示,当BCST质量比增加至20%时,BCST/P34HB压电薄膜有着良好的压电性能(d33=5.9 pC/N)及电输出性能(180 mV),更接近500 mV的合适电刺激成骨范围;②活死染色显示,与兔骨髓间充质干细胞共培养第1天,15%组与20%组显示出较少的红色荧光;当培养到第5天时,各组绿色荧光数量较第1天明显增多,10%组、15%组和20%组未见红色荧光,仅0%组和5%组有少量的红色荧光;③阿尔玛蓝染色显示,与兔骨髓间充质干细胞共培养第1,3,5天,随着时间的增加,各组细胞都呈现出增长的趋势,当培养到第5天时,20%组的细胞量明显高于0%组(P<0.05);④成骨诱导第10天,碱性磷酸酶染色结果显示20%组的染色阳性率明显高于0%组(P=0.000 1);成骨诱导第21天,茜素红染色和钙结节定量分析显示出了与碱性磷酸酶染色相似的趋势,与0%组相比,15%组和20%组均显示出明显的差异(P<0.01,P<0.000 1);⑤结果表明,20%BCST/P34HB薄膜具有良好的压电性能、电输出性能、生物相容性及促骨髓间充质干细胞成骨分化能力.

目的 在低强度脉冲超声波(LIPUS)作用下对比研究钛酸钡/微弧氧化钛合金多孔材料(简称BaTiO3)和氧化锌臌弧氧化钛合金多孔材料(简称ZnO)的表面MC3T3-E1成骨细胞增殖和分化的特性.方法 分别将BaTiO3和ZnO这2种材料随机分成超声组(UBaTiO3组和UZnO组)和对照组(CBaTiO3组和CZnO组),将MC3T3-E1成骨细胞与材料复合培养,超声组每天接受20 minLIPUS辐照,对照组为不开功率源假辐照.通过检测噻唑兰(MTT)、碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)值观察成骨细胞增殖和分化的水平.结果 4d时UBaTiO3组MTT值高于CBaTiO3组,差异有统计学意义(P＜0.05);1、4和7 d时UBaTiO3组和CBaTiO3组的MTT值均高于UZnO组和CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).4和7 d时UBaTiO3组的ALP值高于CBaTiO3组,7d时UZnO组的ALP值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜ 0.05);4和7 d时UBaTiO3组和CBaTiO3组的ALP值均高于UZnO组和CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).7、10和14d时UBaTiO3纽的OCN值高于CBaTiO3组,14 d时UZnO组的OCN值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05),7、10和14 d时UBaTiO3组的OCN值高于UZnO组,10和14 d时CBaTiO3组的OCN值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 LIPUS可以促进BaTiO3和ZnO这2种材料上MC3T3-E1的增殖与分化.在LIPUS作用下,BaTiO3材料优于ZnO材料,更具有成为骨修复材料的潜能.

目的:研究安瓿瓶内表面与枸橼酸咖啡因注射液的相容性.方法:将安瓿瓶装枸橼酸咖啡因注射液分别进行高温(60 ℃, 10 d)、光照(5000 Lx,10d)、冻融(-18 ℃冷冻放置2d、40℃融化放置2 d为1个循环,按此循环处理3次)、灭菌(121 ℃, 2 h)处理,检测试验前及上述条件下枸橼酸咖啡因注射液的pH值、不溶性微粒、安瓿瓶玻璃脱片趋势,并采用电感耦合等离子光谱法(ICP)检测安瓿瓶内表面玻璃可能浸出的砷、镉、铅、钴、锰、钒、铜、锂、钡、铬、锑、铝、硼、钙、铁、钾、镁、硅、钛元素的含量,与各元素分析评价阈值(AET)进行比对.结果:在试验前及高温、光照、冻融、灭菌的情况下,安瓿瓶装枸橼酸咖啡因注射液的pH值分别为4.58、4. 60、4. 61、4. 58、4. 58,不溶性微粒均符合2015年版《中国药典》(四部)通则0903规定范围,安瓿瓶内表面玻璃没有脱片趋势,枸橼酸咖啡因注射液中砷、镉、铅、钴、锰、钒、铜、锂、钡、铬、锑、铁、镁、钛元素等均未检出,铝、硼、钙、钾、硅含量均低于其 AET.结论:枸橼酸咖啡因注射液对安瓿瓶内表面没有影响.

背景:课题组前期研究证实,含体积分数5％钛酸钡纳米颗粒的钛酸钡/聚偏氟乙烯三氟乙烯压电纳米复合膜可明显促进骨髓间充质干细胞的黏附、生长、成骨分化及骨缺损修复,然而针对临床应用,该材料作为引导组织再生膜与现有临床上不可降解膜产品的骨修复效果有何差异尚不清楚.目的:对比考察钛酸钡/聚偏氟乙烯三氟乙烯压电纳米复合膜材料与商用聚四氟乙烯膜修复大鼠颅骨临界尺寸缺损的效果.方法:采用溶液浇铸法制备出含体积分数5％钛酸钡纳米颗粒的钛酸钡/聚偏氟乙烯三氟乙烯压电纳米复合膜,经过电晕极化处理后使其表面带电.通过扫描电镜、原子力显微镜和水接触角测量仪检测钛酸钡/聚偏氟乙烯三氟乙烯压电纳米复合膜与聚四氟乙烯膜的表面形貌、表面粗糙度及表面亲疏水性.在SD大鼠(购自北京大学口腔医学院实验动物中心)颅骨矢状缝两侧制作直径为5 mm的全厚骨缺损,左侧覆盖聚四氟乙烯膜(对照组),右侧覆盖钛酸钡/聚偏氟乙烯三氟乙烯压电纳米复合膜(实验组),术后4,12周,利用Micro-CT和组织学方法评价材料覆盖大鼠颅骨缺损的骨修复情况.实验已经通过北京大学口腔医学院实验动物伦理委员会讨论批准.结果与结论:①钛酸钡/聚偏氟乙烯三氟乙烯压电纳米复合膜表面平整致密,钛酸钡纳米颗粒均匀分布在基体内;聚四氟乙烯膜由疏松的粗大纤维组成;钛酸钡/聚偏氟乙烯三氟乙烯压电纳米复合膜的表面粗糙度低于聚四氟乙烯膜(P<0.001),亲水性优于聚四氟乙烯膜(P<0.001);②Micro-CT和组织学检测显示,术后4周时,两组缺损处均有新骨生成,但实验组缺损中央有明显的新骨生成;术后12周时,两组缺损均已愈合,但实验组新骨成熟程度高于对照组;③结果表明,钛酸钡/聚偏氟乙烯三氟乙烯压电纳米复合膜可能作为引导组织再生膜.

生理电位在人体骨再生的过程中扮演着重要角色,利用电活性材料修复骨缺损具有广泛的应用前景.生物压电材料凭借着自身良好的生物相容性,在骨再生材料领域占据重要地位.为此,我们综述了电刺激对骨再生的意义、生物压电材料的类型以及生物压电复合材料的最新研究进展,并对可降解生物压电复合材料的制备及应用提出了展望.

背景:有文献指出电刺激可以促进骨再生,具有生物电活性的压电材料可以应用于骨组织工程中.目的:研制一种能促进骨组织再生的压电薄膜材料,表征其对MC3T3-E1细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响.方法:以聚乳酸为原料,加入一定质量比例(0％,5％,10％,20％,30％,40％)的压电陶瓷钛酸钡,选择二氯甲烷为溶剂,通过溶液浇铸法制备钛酸钡/聚乳酸复合薄膜材料,电晕极化处理前后,表征其表面形貌、晶相构成、亲水性、压电性能,筛选出理化性能较优的材料.将极化处理前后的0％,20％钛酸钡/聚乳酸复合薄膜材料分别与MC3T3-E1细胞共培养,检测细胞的增殖、黏附与成骨分化能力.结果 与结论:①扫描电镜、X射线衍射、水接触角实验及压电电常数检测结果显示,当加入20％的压电陶瓷钛酸钡时,极化处理的复合薄膜材料具有良好的理化性能,极化后压电常数d33达到(7.03±0.26)pC/N,处于骨组织正常压电范围;②CCK-8实验结果显示,培养第4天时,极化20％组细胞增殖活性高于未极化20％组(P<0.05);培养第7天时,极化20％组细胞增殖活性高于空白对照组、未极化0％组和未极化20％组(P<0.05);③荧光显微镜与扫描电镜下可见,极化20％组细胞呈多边形且伪足明显,较未极化20％组、极化0％组和未极化0％组体现出更好的细胞黏附能力;④碱性磷酸酶活性检测结果显示,培养第4天时,极化20％组的碱性磷酸酶活性高于未极化0％组、未极化20％组(P<0.05);培养第7天时,极化20％组的碱性磷酸酶活性高于未极化0％组、未极化20％组、极化0％组(P<0.05);⑤结果表明,钛酸钡/聚乳酸复合压电薄膜材料具有较好的压电性能和细胞相容性.