关键词： 磷酸镁   骨水泥   生物相容性   骨诱导性   抗菌性  

摘要： 在现代外科中,用于骨修复的生物可降解骨移植材料引起了人们极大的兴趣。继磷酸钙骨水泥(CPC)之后,磷酸镁骨水泥(MPC)因其具备良好的理化性能、生物相容性、骨诱导性以及本征抗菌性,已日益成为一种极具发展前景的新型骨替代材料。此文的目的是介绍MPC及其复合物的特性和最新应用研究,重点关注MPC的理化和生物学性能、近年来文献中描述的针对不同临床目的而制备的MPC复合物以及在体内外实验中的最新进展。这将有助于展示MPC作为一种新型骨替代材料在实际应用中取得的重要成果,并对该种骨修复材料的临床应用前景进行了展望。

关键词： 硫醇化季铵盐壳聚糖   普鲁兰多糖   自愈性水凝胶   抑菌活性   细胞相容性  

摘要： 为了解决传统水凝胶作为敷料或支架在生物体内应用时所表现出的抑菌活性低、生物相溶性差和机械性能差等问题,本文以氧化普鲁兰多糖(OP)为交联剂,分别同硫醇化季铵盐壳聚糖(NAC-QCS)和己二酸二酰肼(ADH)发生动态化学反应,首次制备出一种可注射的自愈性抗菌的水凝胶——NQC-OP-ADH水凝胶,并对水凝胶的物理化学性质、抑菌活性和生物相容性进行研究。实验表明:NQC-OP-ADH对Escherichia coli和Staphlococcu aureus均表现出较高的抑菌活性,抑菌率分别为84%和99%;溶血率小于2%,具有良好的血液相容性;对培养24、48和72 h的L929细胞显示出较低的细胞毒性;在NQC-OP-ADH水凝胶表面和内部的培养至第5天的L929细胞仍具有良好的生长状态,特别是表面培养过程中有较多细胞迁移到NQC-OP-ADH水凝胶内部,表明NQC-OP-ADH水凝胶具有良好的细胞相容性。成胶后的NQC-OP-ADH可顺利通过注射器,无堵塞现象发生,且具有良好的自愈能力。

关键词： 脊柱骨折   治疗结果   胸腰椎爆裂性骨折   椎弓根螺钉   椎体成形术   球囊扩张   人工骨  

摘要： 目的探讨球囊辅助终板复位、椎体增强结合经伤椎椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎爆裂性骨折的远期疗效,并比较硫酸钙骨水泥(CSC)和磷酸钙骨水泥(CPC)的临床效果。方法本研究为回顾性队列研究。回顾性分析2013年11月至2017年12月安徽医科大学附属合肥医院收治的39例胸腰椎爆裂性骨折患者的临床资料。患者均采用经伤椎椎弓根螺钉复位固定、球囊辅助复位伤椎塌陷终板及注射型骨水泥增强技术治疗,且随访时间>5年。男性24例,女性15例,年龄(42.9±13.3)岁(范围:29~56岁)。术前Frankel脊髓神经功能障碍分级C级4例,D级7例,E级28例。其中接受CSC椎体增强21例(CSC组),CPC椎体增强18例(CPC组)。患者术后1周,1、2、5年及末次随访时复查X线片及CT检查,测量影像学指标,包括伤椎前缘高度比、伤椎中部高度比、伤椎楔变角及矢状面Cobb角。采用疼痛视觉模拟评分(VAS)、Oswestry功能障碍指数(ODI)评价患者临床效果,并观察神经功能恢复情况。组间比较采用独立样本t检验,组内比较采用配对样本t检验和重复测量方差分析。结果所有患者顺利完成手术,无脊髓神经功能损害发生。患者术后各影像学指标均较术前明显改善(P值均<0.01)。患者随访时间(6.7±2.8)年(范围:5~9年)。末次随访时,术前有神经功能损伤症状的11例患者中,9例完全恢复,2例由Frankel分级C级恢复至D级。CPC组术后1周与末次随访时相比,各影像学指标的变化均无统计学意义(P值均>0.05);CSC组术后1周与末次随访时相比,各影像学指标的差异均有统计学意义(P值均<0.05)。术后2年、5年、末次随访时,在伤椎前缘高度比、伤椎中部高度比、伤椎楔变角和矢状面Cobb角矫正丢失方面,CPC组均优于CSC组,差异均有统计学意义(P值均<0.05)。两组末次随访时VAS评分和ODI评分比较均无差异(P值均>0.05)。填充区CSC吸收后周边有硬化带形成,中央残留空洞,无骨组织填充。CPC吸收非常缓慢,至末次随访时CPC组仍填充较满意。结论球囊辅助终板复位、椎体增强结合经伤椎椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎爆裂性骨折的远期疗效良好,CPC椎体增强较CSC能更好维持远期伤椎形态和脊柱序列,并可减少伤椎上间隙的塌陷。

关键词： AZ91D镁合金   半固态注射成形   微观组织   热处理   腐蚀  

摘要： 为了研究半固态注射成形技术对AZ91D镁合金显微组织、力学性能以及腐蚀行为的影响,通过对半固态注射成形镁合金进行热处理及电化学腐蚀分析,研究了镁合金成形件在注射成形中与热处理后的组织及性能变化。结果表明,相对于压铸镁合金,半固态注射成形镁合金的组织均匀、力学性能优良、晶粒细小且平均晶粒尺寸为20~30μm,能获得质量良好的显微组织。镁合金的热处理对晶界第二相的数量和分布有较大影响,能作用于材料性能。经时效处理后,镁合金硬度从63.47 HV提高到74.05 HV,抗拉强度从125.56 MPa提高到150.91 MPa,抗拉强度提高了20.2%。在质量分数为3.5%的NaCl溶液的电化学腐蚀中,合金的自腐蚀电位为-959.56 mV,经固溶+时效处理后,自腐蚀电位先升高到-927.55 mV后下降至-988.94 mV,耐腐蚀性能先增高后降低。

关键词： 镁合金   成形   织构   合金化   塑性变形  

摘要： 镁合金作为当前应用广泛的轻量化金属结构材料,具有高比强度和比刚度、优良的阻尼性能以及可回收等优点。同时,中国拥有丰富的镁资源,其应用与推广可起到缓解中国铁、铝矿等传统金属材料的短缺问题和降低污染的作用。变形镁合金在航空航天、交通运输和生物医用支架等领域受到广泛青睐。但是,大部分变形镁合金具有密排六方(hcp)晶体结构,室温下能够开动的独立滑移系较少,因而在塑性变形时易形成强基面织构导致其室温塑性成形能力差。如何提高镁合金板材的室温成形性能是扩大镁合金应用当前亟待解决的主要问题之一。综述了近年来国内外研究学者在改善镁合金板材室温成形性的工作及研究进展,主要集中在添加合金元素和塑性预变形调控来消融强织构与低成形壁垒,阐述了添加稀土元素、微合金化、新型轧制及挤压加工、预变形塑性加工等手段对镁合金板材微观组织结构、晶体取向及成形性能的调控规律,为制备高成形性镁合金板材制备提供参考。

关键词： 镁合金   成形质量   复合镦挤   材料利用率   Deform数值模拟  

摘要： 基于航天与国防军工等领域对高强韧镁合金坯料产品的大量需求,以复合镦挤工艺为研究对象,开展了该工艺应用于产业化的批生产适应性研究。针对该工艺产业化过程中镦挤产生的压余过大、处理压余导致的工序不连续和镦挤大高径比坯料时挤出坯料弯曲的问题,提出3种改进方案,通过三维建模、数值模拟和成形工艺试验进行了验证。结果表明:挤压模口下方导引板的设计,将原本弯曲1.90°的坯料矫正为0.01°,有效提高了坯料成形直线度;复合镦挤无压余技术的应用,减少了10%的坯料损耗,避免了不必要的工序;连续生产快换模具结构的设计,使得仅更换模具部分构件就可以生产不同规格的坯料,实现连续镦挤,提高了生产效率和模具使用寿命。

关键词： AZ31镁合金   冷金属转移   电弧增材制造   焊道尺寸   二次通用旋转组合设计  

摘要： 基于冷金属过渡的电弧增材制造技术制备了AZ31镁合金单道试样,测试了单道试样的焊道宽度和焊道高度。根据二次通用旋转组合试验设计与二次多项式逐步回归分析,建立了高度显著的焊道宽度和焊道高度与摆动宽度、焊接速度、送丝速度和基板温度等工艺参数间的关系式。结果表明,工艺参数对焊道宽度的影响主次顺序依次为摆动宽度、送丝速度、基板温度、焊接速度,对焊道高度的影响主次顺序依次为焊接速度、摆动宽度、基板温度、送丝速度。随摆动宽度的增大,焊道宽度逐渐增大,焊道高度逐渐减小;随焊接速度的提高,焊道宽度和焊道高度均逐渐减小;随送丝速度的提高,焊道宽度和焊道高度也随之同步增大;随基板温度升高,焊道宽度增大,焊道高度降低。

关键词： 集成计算材料工程   镁合金   铸造   热处理   建模仿真  

摘要： 集成计算材料工程(ICME)是材料开发与应用的革新模式,其定义为计算工具中获取的材料信息与工程产品性能分析和制造过程模拟的集成。自ICME概念提出以来,航空航天、汽车和船舶工业在应用ICME方面取得了显著进展。本文对上述进展进行了比较全面的综述,在此基础上介绍了作者课题组在构建镁合金铸造和热处理ICME框架方面的研究进展,包括镁合金凝固枝晶生长的元胞自动机(CA)和相场(PF)建模、共晶和第二相的X射线断层扫描表征、时效过程析出相的相场建模,以及可用于预测铸态组织晶粒尺寸和第二相体积分数、时效组织中析出相的数量密度、尺寸、体积分数和屈服强度的解析模型。最后对ICME的应用前景进行了展望并提出了建议。

关键词： AZ80   晶界   取向差   几何必需位错密度   塑性调控  

摘要： 镁合金具有密排六方结构,可动滑移系少导致其室温塑性差,而热加工对调控镁合金塑性有重要作用。本工作对AZ80镁合金分别进行恒温、阶梯降温多道次压缩变形,利用电子背散射衍射(EBSD)技术观察分析了不同变形程度、不同变形路径下AZ80镁合金的微观组织,研究了AZ80镁合金热压缩变形过程中晶界、位错密度、Schmid因子和极图演化规律。结果表明:晶粒尺寸、孪晶、织构综合作用对AZ80镁合金塑性调控的影响优于单一动态再结晶对其塑性调控的影响,恒温三次变形(ε=0.6)(3P)有利于发生动态再结晶,而阶梯降温三次变形(ε=0.6)(3P)更有利于塑性变形。晶粒取向差减小、小角度晶界(LAGBs)数量增多、几何必需位错(GND)密度增加3者共同作用产生更多86°{1012}<1210>拉伸孪晶是影响阶梯降温三次变形塑性调控的重要因素。

关键词： 聚苯胺   生物相容性   细胞毒性   急性毒性实验  

摘要： 目的考察不同有机溶剂纯化对聚苯胺(polyaniline,PANI)纳米材料生物相容性的影响,为开发新型高分子医用材料奠定基础。方法分别利用二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide,DMF)和二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)对化学氧化法合成的PANI纳米线进行纯化处理,比较纯化前后材料的微观形态变化;将纯化前后的PANI材料配制成100%、50%、25%、10%、5%和1%的浸提液,以BV2细胞为研究对象,采用CCK-8法测定各浸提液组的细胞存活率;将纯化前后的PANI材料配制成100、80、64、51和41 mg·mL^(-1)的混悬液,通过灌胃给药考察材料对小鼠口服急性毒性及对肝肾的损伤。结果所得材料为直径约20 nm的PANI纳米线,经过纯化后其形貌未发生明显改变。未经纯化的100%PANI浸提液具有很强的细胞毒性,但是随着浓度的降低,其毒性逐渐减弱。经DMF和DMSO纯化后,细胞在其浸提液中的存活率均高于同浓度下未纯化材料(P均<0.01)。PANI材料用DMSO纯化后给药,各组小鼠的体质量增长率高于未纯化材料(P<0.05或P<0.01),其最大耐受量(MTD)>3000 mg·kg^(-1)。解剖后,各组小鼠肾脏无明显变化,但是肝细胞受到不同程度的损伤,材料经纯化后的损伤效应低于未纯化材料。结论溶剂处理是一种简便可行的PANI纳米材料纯化策略,可在提高材料生物相容性的同时维持其形貌不变。