关键词： 姜黄素外泌体涂层   可降解支架材料   平滑肌钙化   生物相容性  

摘要： 研究背景:心血管疾病,尤其是冠状动脉粥样硬化性心脏病,已成为全球范围内导致死亡和健康问题的主要原因。为应对这一挑战,介入治疗技术应运而生,因其微创、高效的特点,迅速成为心血管疾病治疗的首选方案。随着医疗技术的不断进步,裸金属支架(BMS)、药物洗脱支架(DES)和生物可降解支架(BRS)相继问世,极大地推动了血管介入治疗的发展。 尽管如此,生物可降解支架在临床应用中仍面临着平滑肌细胞钙化和过度增生等问题,这可能导致血管再狭窄,影响患者的长期健康。为解决这一难题,学者们开始探索具有抗平滑肌钙化等特性的新型支架材料。姜黄素,一种具抗炎、抗氧化和抗增殖等多重生物活性的天然化合物,显示出降低钙化的潜力和改善支架生物相容性的能力。外泌体作为一种细胞间通讯的载体,能够将生物活性分子高效地传递至目标细胞,并增强其生物效应。因此,通过姜黄素外泌体应用于生物可降解支架的表面涂层,有望实现对平滑肌细胞行为的精确调控,有效抑制其异常增殖和钙化。 本实验应用姜黄素外泌体涂层生物可降解支架材料,评价其抗平滑肌细胞钙化能力及体内生物学效应。 研究目的: 1.通过体外细胞实验,探讨姜黄素外泌体涂层生物可降解支架材料对平滑肌钙化的影响。 2.通过动物实验,探讨姜黄素外泌体涂层生物可降解支架材料体内的生物学特性。 研究方法: 1.采用10 Mmol BGP处理SMCs,建立钙化模型。SMCs接种不同材料上:PLLA(聚乳酸)和姜黄素外泌体涂层材料,钙化培养基培养,茜素红染色测细胞钙化,蛋白染色及Western Blotting定量分析测BMP2表达,观察姜黄素外泌体涂层生物可降解支架材料对平滑肌细胞成骨样分化和钙化的影响。 2.(1)本研究使用新西兰大白兔作为实验模型,通过静脉注射戊巴比妥进行全身麻醉。将裸PLLA片和姜黄素外泌体涂层片卷起,放入医用硅胶导管,并在兔子的颈动脉和颈静脉之间建立半体内血液循环通路。循环1小时后取出样品,用生理盐水冲洗,随后用戊二醛固定并进行SEM观察,评估抗凝血能力。 (2)本研究使用SD大鼠作为实验模型,通过腹腔注射戊巴比妥进行全身麻醉。分离背部皮下,将灭菌处理的PLLA片和姜黄素外泌体涂层片植入。喂养7天,取出植入物,固定、切片,进行HE染色及免疫荧光染色,评估纤维囊膜厚度和巨噬细胞聚集情况。 (3)本研究使用SD大鼠作为实验模型,通过腹腔注射戊巴比妥进行全身麻醉,将PLLA丝及涂层PLLA丝植入鼠腹主动脉。喂养30天,取出植入段,固定、切片,进行HE染色及免疫荧光染色,评估内膜增生及平滑肌增生情况。 研究结论: 1.姜黄素外泌体涂层生物可降解支架材料具有抗平滑肌细胞钙化和成骨样分化的能力。 2.姜黄素外泌体涂层生物可降解支架材料具有良好的血液相容性;姜黄素外泌体涂层生物可降解支架材料具有良好的组织相容性和抗炎特性;姜黄素外泌体涂层生物可降解支架材料具有抑制血管内膜增生及平滑肌细胞增生的能力。

关键词： Mg-Gd-Y-Zn合金   显微组织   力学性能   Mn元素   Zr元素  

摘要： 镁合金低密度、高比强度和比刚度而受到广泛关注,是航空航天,汽车和国防工业应用的理想轻量化材料。Gd、Y等稀土元素在镁中具有较高的固溶度,且固溶度随温度变化而变化较大,有良好的固溶强化和时效硬化作用。在Mg-Gd-Y合金中添加Zn可以促进长周期堆积有序相（LPSO）的析出,从而提高合金的力学性能。因此,使得Mg-Gd-Y-Zn系合金已成为近年来的研究热点。Mn元素在镁中溶解度低且几乎不与Mg-Gd-Y-Zn系合金中的其它合金元素发生反应,晶粒细化效果较弱,对合金铸造性能提升有限,在铸造高强镁合金方面的研究和应用较少。然而,含Mn的稀土合金在变形过程中动态析出细小的α-Mn颗粒,起到变形协调作用,使得含Mn稀土镁合金具有良好的塑性变形能力,同时细小的α-Mn颗粒可有效阻碍位错运动,能有效提高合金力学性能。Zr元素是不含Al镁合金中最有效的晶粒细化剂,也是Mg-Gd-Y-Zn系镁合金重要的添加元素,课题组前期开发的铸造Mg-10Gd-2Y-1Zn-0.5Zr镁合金具有优良的力学性能,但其变形性能如何需进一步深入研究。同时,含Zr元素与含Mn元素的对比研究,能更好的理解稀土高强镁合金的变形机制。因此,本文研究了0.3、0.6和0.9%（wt.%,下同）Mn添加量对Mg-10Gd-2Y-1Zn合金的铸造组织和性能的影响,并对其强化机理进行了讨论分析;同时对比研究了含0.5Zr元素与和含0.6Mn元素的Mg-10Gd-2Y-1Zn合金变形组织、变形行为和力学性能。主要研究结果如下: Mn元素对Mg-10Gd-2Y-1Zn合金铸态组织有一定的晶粒细化效果,且能有效细化时效态第二相。本文研究范围内Mn添加量为0.6%时合金的晶粒尺寸最小,为312±34μm,与不含Mn合金相比晶粒细化了41.3%。而Zr元素对合金铸态组织有良好的晶粒细化作用,含Zr合金铸态晶粒约57±6μm晶粒细化了约89.3%。同时,添加0.6Mn或0.5Zr均不会对第二相种类有影响,但在铸态固溶处理后含Mn合金的块状LPSO相析出量大于含Zr合金。含0.5Zr合金铸态力学性能远远高于含0.6Mn合金,时效峰值抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为349MPa、214 MPa和12.4%以及272MPa、171MPa,2.1%。 含Mn合金变形后力学性能较之于铸态大幅度提高,尤其是挤压后峰值时效和旋锻后时效抗拉强度和屈服强度远高于含Zr合金,尤其是旋锻后合金抗拉强度和屈服强度分别达到533MPa和511MPa的超高强度。含0.6Mn和含0.5Zr合金挤压后抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为384MPa、312MPa和18%以及372MPa、314MPa和15%;挤压后峰值时效态抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为483MPa、441MPa和8%以及407MPa、367MPa和15%;旋锻后时效态抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为533MPa、511MPa和4%以及483MPa、443MPa和6%。 对比含Mn元素与含Zr元素Mg-10Gd-2Y-1Zn合金挤压态和旋锻态的组织发现,挤压前铸态组织中的块状LPSO相与β-Mg（Gd Y）相在挤压过程中发生应力集中破碎成颗粒,通过颗粒诱导机制促进合金再结晶。由于含Zr合金在挤压前组织均匀呈等轴晶,挤压受力均匀,使得含Zr合金更均匀即再结晶分数略高于含Mn合金,再结晶分数分别为:95.1%、92.3%。而挤压前vw-Mn合金块状LPSO相析出的更多,块状LPSO在变形过程中产生内应力,提高了含Mn合金组织中未再结晶区,即提高了合金织构强度。同时在挤压过程中析出大量细小弥散的α-Mn颗粒对位错起到有效钉扎作用,可抑制再结晶晶粒长大,使得挤压后含Mn比含Zr合金的晶粒尺寸较小,分别约为2.2μm和2.8μm。 在变形加工后的时效处理过程中,Mn元素被分配到β’析出相和LPSO相中,导致形成β’析出相和LPSO相中所需（Gd+Y）浓度下降,有利于其析出。使得含Mn合金比含Zr合金变形时效后晶内析出更高数密度及更大尺寸的柱面β’相及层状LPSO相,β’相可有效限制基面滑移的开启更多数密度的β’相能显著提高合金屈服强度,降低塑性。同时时效过程中α-Mn颗粒集中分布在晶界通过钉扎作用阻碍晶界位错运动提高合金性能,使得含Mn合金在挤压及旋锻后时效处理的强度提升更明显。

关键词： 镁合金   化学转化   钼-钛-锰   高温高湿环境   失效分析  

摘要： [目的]分析AZ91D镁合金表面Mo–Ti–Mn导电转化膜在“双85”(指温度85°C、相对湿度85%)湿热环境中的失效行为，为开发性能更好的导电膜层提供依据。[方法]研究了Mo–Ti–Mn转化膜在湿热试验不同时间后表面形貌、耐蚀性、表面接触电阻(ECR)及禁带宽度的变化情况。[结果]随着湿热试验时间的延长，Mo–Ti–Mn转化膜的颜色逐渐变浅，微裂纹变宽，耐蚀性变差，接触电阻和禁带宽度增大。[结论]在湿热环境下，水汽渗入膜层的微裂纹中，与膜层和镁合金基体发生电化学反应。随着时间的推移，原本致密的膜层开始变得疏松，电化学腐蚀反应加速，最终丧失导电性和防护性。