医用镁钙合金植酸钠氧化膜的制备及其生物相容性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51361011
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Magnesium alloys have been one of the hot topics in the field of degradable biomaterials due to their many advantages, such as low elastic modulus, similar density to natural bone and in vivo degradation via corrosion. However, the too rapid degradation rate of magnesium alloys in body fluids restricts their clinical applications. Micro arc oxidation (MAO) can effectively improve the corrosion resistance and biocompatibility of magnesium alloys. In view of good bioactivity, calcium phosphate compounds are widely used as biomaterials but the corrosion resistance of anodic coatings obtained by MAO in the solution containing inorganic phosphate is not ideal. Based on our previous research results, sodium phytate, a food additive, and calcium-containing materials are chosen as the main electrolytes in the project. Anodic coatings with high corrosion resistance, antibacterial property and containing magnesium calcium phytate materials, which are similar to the iorganic salts of organism bones are developed on magnesium-calcium alloys. The influences of the processing parameters on the coating property and the degradable behavior of anodic coatings in simulated fluids will be studied. In addition, in vivo degradation regularity and bioactivity of the anodized Mg-Ca alloys by MAO will be explored by the animal implant experiments. The research achievement will clarify the mechanism of calcium ions taking part in the coating formation, reveal the structure change and the corrosion degradation regularity of anodic coatings in vitro and in vivo, establish the theoretical model about in vivo degradation of the anodized magnesium-calcium alloys and new bone development and discuss the possibility of sodium phytate anodic coatings used as the implant material, which will provide the important theoretical foundation and experimental data for the applications of magnesium alloys in the biomaterial area.
镁合金具有弹性模量低、密度与人骨接近以及可体内降解等优点,成为可降解生物材料研究的热点,但其在体液中腐蚀降解速度过快,制约了临床应用。微弧氧化能有效提高镁合金的耐蚀性和生物相容性。针对钙磷盐具有良好生物活性,但在无机磷酸盐中制备的氧化膜耐蚀性不够理想的现状,本项目在前期研究成果基础上,以食品添加剂植酸钠和钙盐为主要组分,在镁钙合金表面制备耐蚀性高、具有杀菌功能、含有与机体骨无机盐成分类似的植酸钙镁类物质的氧化膜。拟开展工艺参数对氧化膜性能影响以及氧化膜在模拟体液中降解行为的研究,并采用动物体内植入试验,探究氧化后的镁钙合金体内降解规律和生物活性。研究成果有望清晰钙离子参与氧化膜形成的机制,揭示氧化膜体外、体内组织演化与腐蚀降解规律,建立微弧氧化后的镁钙合金体内降解和新骨生长模型,并探讨其作为人体植入材料的可行性,为镁合金在生物材料领域的应用提供重要的理论基础和实验依据。

结项摘要

镁合金具有弹性模量低、密度与人骨接近以及可体内降解等优点,成为可降解生物材料研究的热点,但其在体液中腐蚀降解速度过快,制约了临床应用。微弧氧化能有效提高镁合金的耐蚀性和生物相容性。针对钙磷盐具有良好生物活性,但在无机磷酸盐中制备的氧化膜耐蚀性不够理想的现状,本项目在前期研究成果基础上,以食品添加剂植酸钠和钙盐为主要组分,在镁钙合金表面制备耐蚀性高、具有良好生物相容性的微弧氧化膜。开展工艺参数对氧化膜性能影响以及氧化膜在模拟体液中降解行为的研究,探究氧化后的镁钙合金降解规律和体外生物活性。采用超高效液相色谱串联时间质谱法(LC-QTOF-Ms)研究微弧氧化时植酸钠的水解规律。结果表明,在含氢氧化钠和植酸钠溶液中制备的氧化样品对L-929细胞不会产生毒性,满足用作生物材料要求。在0-6 g/L范围内,植酸钠有助于提高氧化膜的耐蚀性和钙含量。随浸泡时间延长,氧化膜中的钙和磷含量增加,表现出良好的体外生物活性。在微弧氧化过程中,由于火花放电导致植酸钠裂解,生成低级磷酸肌醇酯和无机磷酸物。研究成果有望清晰钙离子参与氧化膜形成的机制,揭示氧化膜体外、体内组织演化与腐蚀降解规律,建立微弧氧化后的镁钙合金体内降解和新骨生长模型,并探讨其作为人体植入材料的可行性,为镁合金在生物材料领域的应用提供重要的理论基础和实验依据。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Biocompatibility of micro-arc oxidation coatings developed onTi6Al4V alloy in a solution containing organic phosphate in a solution containing organic phosphate
Ti6Al4V合金微弧氧化涂层在有机磷酸盐溶液中的生物相容性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    R.F.Zhang;L.P.Qiao;B.Qu;S.F.Zhang;W.H.Chang;J.H.Xiang
  • 通讯作者:
    J.H.Xiang
Formation of microcracks during micro arc oxidation in a phytic acid containing solution on two-phase AZ91HP
两相 AZ91HP 上含植酸溶液中微弧氧化过程中微裂纹的形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Materials Engineering and Performance
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    R.F. Zhang;W.H. Chang;L.F. Jiang;B.Qu;S.F. Zhang;L.P.Qiao;J.H. Xiang
  • 通讯作者:
    J.H. Xiang
钙盐和氢氧化钾浓度对钛合金微弧氧化膜表面形貌及成分的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔丽萍;江龙发;黄华德;曲彪;张淑芳;张荣发;向军淮
  • 通讯作者:
    向军淮
Formation process of micro arc oxidation coatings obtained in a sodium phytate containing solution with and without CaCO3 on binary Mg-1.0Ca alloy
二元Mg-1.0Ca合金上含和不含CaCO3的植酸钠溶液中微弧氧化膜的形成过程
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2014.10.127
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    R.F. Zhang;Y.Q. Zhang;S.F. Zhang;B.Qu;S.B. Guo;J.H. Xiang
  • 通讯作者:
    J.H. Xiang
Osteogenic potential of a novel microarc oxidized coating formed on Ti6Al4V alloys
Ti6Al4V 合金上新型微弧氧化涂层的成骨潜力
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2017.03.191
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Yaping Wang;Jin Lou;Lilan Zeng;Junhuai Xiang;Shufang Zhang;Jun Wang;Fucheng Xiong;Chenglin Li;Ying Zhao;Rongfa Zhang
  • 通讯作者:
    Rongfa Zhang

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其他文献

Property of anodic coatings obtained in an organic, environmental electrolyte by micro arc oxidation on magnesium alloy
有机环境电解液中镁合金微弧氧化阳极镀层的性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张荣发
  • 通讯作者:
    张荣发
EDTA-CuNa_2对医用镁合金微弧氧化膜性能的影响
  • DOI:
    10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.02.006
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    表面技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张淑芳;赵龙志;张荣发;赵融芳;李国强;师晓亭
  • 通讯作者:
    师晓亭
表面活性剂非共价功能化处理制备碳纳米管悬浊液
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    过程工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡长员;廖晓宁;李文魁;张荣发;向军淮;李明升;多树旺;李凤仪
  • 通讯作者:
    李凤仪
Property of anodic coatings obtained in an organic environmental friendly electrolyte on aluminum alloy 2024-T3
铝合金2024-T3有机环保电解液阳极氧化膜的性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    张荣发
  • 通讯作者:
    张荣发
Effects of C6H18O24P6 on properties of micro arc coatings formed on AZ91HP magnesium alloy in Na2SiO3 electrolyte
Na2SiO3电解液中C6H18O24P6对AZ91HP镁合金微弧涂层性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
    Transactions of Nonferrous Metals Society of China
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    张荣发;向军淮;巢强花;多树旺;李明升;李义魁;何向明;胡长员
  • 通讯作者:
    胡长员

其他文献

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张荣发的其他基金

钛合金表面高生物相容性涂层的绿色制备及性能研究
  • 批准号:
    52261017
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
微量元素掺杂改性医用镁合金氧化膜的制备及性能研究
  • 批准号:
    51861007
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    39.0 万元
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微量元素改性钛合金抗菌性生物活性涂层的制备及性能研究
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    2016
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
环保型镁合金植酸氧化膜形成及耐蚀机制的研究
  • 批准号:
    51061007
  • 批准年份:
    2010
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    26.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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