镁基材料仿生骨功能涂层的设计与应用

无

1绪论 001
1.1引言 001
1.2生物医用多孔材料 002
1.2.1 天然骨 002
1.2.2 多孔生物陶瓷 003
1.2.3 多孔聚合物 005
1.2.4 多孔金属 006
1.3多孔镁制备方法 007
1.3.1 发泡法  007
1.3.2 粉末冶金法 007
1.3.3 增材制造法 007
1.3.4 激光法 008
1.4医用多孔镁金属材料表面改性方法 008
1.5聚乳酸-羟基乙酸在生物材料中的应用 009
1.6材料表面载药在骨科中的应用 010
1.7多孔镁在骨缺损修复上的应用分析 012
参考文献 012

2纯镁UMAO/PLGA仿生骨生物复合涂层构建 020
2.1引言 020
2.2仿生骨结构设计及构建 020
2.2.1 孔设计原则 020
2.2.2 孔结构设计方案 021
2.3超声微弧氧化工艺优化 021
2.3.1 超声微弧氧化涂层表面形貌及元素分析 022
2.3.2 超声微弧氧化涂层断面形貌 022
2.3.3 超声微弧氧化涂层结构分析 024
2.4偶联剂PLGA浓度优化 025
2.4.1 PLGA不同浓度涂层表面物相组成 025
2.4.2 PLGA不同浓度涂层表面形貌 026
2.4.3 PLGA不同浓度涂层断面形貌及元素分析 026
2.4.4 PLGA涂层结构分析 028
2.4.5 PLGA不同浓度涂层结合力 029
2.4.6 PLGA不同浓度涂层表面润湿性 030
2.4.7 PLGA不同浓度涂层电化学腐蚀分析 031
2.4.8 PLGA不同浓度涂层诱导磷灰石能力分析 034
2.5偶联剂PLGA浸提时间优化 038
2.5.1 浸提不同时间PLGA涂层表面物相组成 038
2.5.2 浸提不同时间PLGA涂层表面形貌 039
2.5.3 浸提不同时间PLGA涂层断面形貌 040
2.5.4 浸提不同时间PLGA涂层结合力 041
2.5.5 浸提不同时间PLGA涂层表面润湿性 041
2.5.6 浸提不同时间PLGA涂层电化学腐蚀分析 042
2.5.7 浸提不同时间PLGA涂层诱导磷灰石能力分析 045
2.6生物复合涂层形成机制 048
2.7讨论 049
2.8本章小结 051
参考文献 051

3纯镁载黄连素仿生骨功能涂层组织结构及性能 054
3.1引言 054
3.2载黄连素功能涂层的结构 055
3.2.1 功能涂层X射线衍射分析 055
3.2.2 功能涂层红外光谱分析 055
3.2.3 功能涂层X射线光电子谱分析 056
3.3载黄连素功能涂层表面及断面形貌 057
3.3.1 功能涂层表面形貌及元素分析 057
3.3.2 功能涂层断面形貌及线扫描分析 059
3.3.3 功能涂层表面原子力显微镜分析 062
3.4载黄连素功能涂层结合强度测定 062
3.5载黄连素功能涂层接触角的测定 062
3.6载黄连素功能涂层耐腐蚀性能分析 065
3.6.1 功能涂层电化学分析 065
3.6.2 功能涂层组装及耐蚀机制 068
3.7载黄连素功能涂层诱导磷灰石能力分析 073
3.7.1 模拟体液浸泡后涂层表面XRD物相分析 073
3.7.2 模拟体液浸泡后涂层红外光谱分析 073
3.7.3 模拟体液浸泡后涂层表面形貌及元素分析 074
3.7.4 模拟体液浸泡后涂层孔周围表面形貌 076
3.7.5 涂层浸泡在模拟体液中pH值和质量变化 082
3.7.6 涂层在模拟体液中诱导磷灰石形成机制 083
3.8载黄连素功能涂层体外药物缓释行为 084
3.8.1 黄连素标准品标准曲线建立 084
3.8.2 方法学考察 086
3.8.3 涂层药物累积释放曲线 087
3.9讨论 087
3.10本章小结 090
参考文献 090

4纯镁载黄连素仿生骨功能涂层抗菌性及细胞行为 093
4.1引言 093
4.2载黄连素功能涂层抗菌性能 093
4.2.1 覆膜法抗菌性能研究 093
4.2.2 细菌的活性研究 097
4.2.3 细菌形态观察及分析 099
4.2.4 细菌氧化应激(ROS)反应 100
4.3载黄连素功能涂层细胞学行为 102
4.3.1 涂层表面细胞增殖及毒性分析 102
4.3.2 细胞早期黏附量及骨架形态观察 103
4.3.3 涂层表面细胞黏附形貌 105
4.3.4 涂层表面细胞碱性磷酸酶活性研究 107
4.3.5 涂层细胞成骨蛋白基因表达 108
4.4载药涂层抗菌及促进细胞增殖机制 110
4.5讨论 112
4.6本章小结 114
参考文献 114

5纯镁载黄连素仿生骨功能涂层体内植入研究 117
5.1引言 117
5.2种植体大体外貌及降解情况观察 117
5.3种植体体内安全评价 119
5.3.1 血镁及尿镁浓度 119
5.3.2 种植体对心肝肺肾组织学的影响 120
5.4种植体体内抗菌性 121
5.5种植体体内药物释放行为 122
5.6种植体骨愈合口腔CT影像学分析 123
5.7种植体与骨界面的形貌及元素分析 128
5.7.1 种植体外周与骨结合分析 128
5.7.2 种植体孔周围与骨结合分析 136
5.8种植体与骨结合的病理学分析 138
5.8.1 种植体HE分析 138
5.8.2 免疫组化分析 142
5.9种植体与骨界面整合机理 147
5.10讨论 147
5.11本章小结 149
参考文献 150

在科技不断进步的当下，生物医用材料对功能集成化的需求日益提升，这推动着镁基材料表面改性技术的创新发展。纯镁及镁合金因具备良好的生物相容性与可降解性，成为骨缺损修复领域的潜在材料，但其在生理环境中降解速率远超骨生长速率，且易引发植体感染，严重制约临床应用。表面改性技术作为调控镁基材料性能的核心手段，通过多技术复合可实现降解速率与骨生长速率的匹配，并赋予材料抗菌、促骨整合等功能，对提升镁基材料生物医用性能、拓展应用场景具有关键意义，彰显出广阔的发展前景与市场潜力。
本书聚焦纯镁基生物医用材料的改性与功能化，深入阐述镁基微弧氧化涂层、镁超声微弧氧化/浸提中药提取物涂层构建、组织结构、性能及腐蚀行为，同时探讨了涂层的形成机制、诱导磷灰石生成机理、体内体外腐蚀机理、药物缓释机理和骨整合能力。本书共5章，主要内容包括：纯镁微弧氧化仿生骨生物复合涂层的构建与工艺优化;纯镁微弧氧化载黄连素仿生骨功能涂层的组织结构、耐蚀性能;载黄连素仿生骨的体外抗菌性与细胞学行为;载药涂层仿生骨植入后的安全性、药物释放规律及骨整合能力，为镁基材料在骨缺损修复领域的应用提供系统理论支撑与技术参考。
本书由佳木斯大学牟立婷执笔完成，课题组成员在资料收集整理等方面做出了贡献，在此一并感谢。
本书的编写工作得到了国家自然科学基金(31370979)、黑龙江省自然科学基金(YQ2022E042)、黑龙江省博士后资助项目(LBH-Z23297)、黑龙江省教育厅基本科研业务费基础研究项目(2023-KYYWF-0585)、佳木斯大学博士专项科研基金启动项目(JMSUBZ2021-09)、佳木斯大学国基培育项目(JMSUGPZR2023-011)的资助。
由于笔者水平有限，书中难免有不足之处，敬请各位专家和读者朋友批评指正。

著者