无磁铁基块体金属玻璃基复合材料的体内外生物学性能研究

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基本信息

  • 批准号:
    51671162
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0106.金属低维与亚稳材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Fe-based bulk metallic glass matrix composites with high strength, good plasticity and toughness, and specific corrosion resistance (degradation), are expected to be a new class of biodegradable metals, especially showing an attractive prospects in the field of cardiovascular. Unfortunately, there was still limited research on the biological properties of these novel materials. In the current project, we proposed alloying design based on the human health-beneficial rule to develop the novel Fe-based bulk metallic glass matrix composites by introduction of heterogeneous nano- or micro- structures. The biomechanical compatibility and magnetic resonance imaging compatibility of these alloys can be identified by the investigation on the microstructure, room temperature mechanical and magnetic properties, respectively. Then, the in vitro degradation mechanism of the Fe-based bulk metallic glass matrix composite will be discussed in detail by analyzing the the electrochemical behavior in the simulated physiological environment. In vitro biocompatibility will assess by studying the interactions between the alloys and cells compatibility, blood compatibility. Finally, in vivo mechanical properties decay and biological properties will be further studied through animal experiments to elucidate the biological safety and degradation behavior. The present project will not only provide theoretical and experimental evidence for the development of new biodegradable alloys, but also open new avenues of research in a field of metallic glasses.
铁基块体金属玻璃基复合材料因其具有高强度、良好的塑韧性以及独特的腐蚀(降解)性能而有望成为一类新型生物可降解金属,尤其在心血管领域呈现出诱人的应用前景。然而,当前对其生物学性能的研究相当匮乏。为此,本项目基于人体健康有益的合金化设计思想,在铁基块体金属玻璃中引入纳米/微米尺度的非均匀微结构,通过对此复合材料的微观结构、室温力学和磁学性质的研究,评估其生物力学相容性和核磁兼容性。在此基础上系统研究铁基块体金属玻璃基复合材料在模拟人体生理环境中的电化学行为,揭示其体外降解机理。通过研究材料对细胞和血液的作用效应与机理,评估其体外生物相容性。通过动物实验,进一步研究其体内力学性能衰减和生物学性能,阐明铁基块体金属玻璃基复合材料的生物安全性和降解行为。本项目的研究,不仅为开发具有自主知识产权的新型生物可降解金属提供理论和实验依据,也将为金属玻璃开辟新的研究领域和发展空间。

结项摘要

通过合理的成分设计(基于人体必需的营养元素)和结构调控(纳米/微米尺度非均匀结构),制备出兼具优异力学性能和良好生物相容性的无磁Fe基块体金属玻璃基复合材料。重点开发了FeMoPCB(Cu)、FeMoPC(Cu)、FeMoBC(Cu)、FeMoC(Cu)等系列新型铁基块体金属玻璃基复合材料,微观结构分析表明,铁基块体金属玻璃基复合材料的析出相主要为α-Fe,以及部分铁的碳化物或硼化物。热分析结果表明,新型铁基块体金属玻璃基复合材料具有明显的玻璃转变和良好的热稳定性。力学测试结果表明,该体系压缩强度超过3000MPa,尤其是含Cu系列的铁基块体金属玻璃基复合材料,具有明显的室温塑性。对铁基块体金属玻璃基复合材料在模拟体液中的腐蚀行为及生物相容性进行了系统的评估,研究发现,新型铁基块体金属玻璃基复合材料无明显细胞毒性,降解速率可通过成分设计进一步调控,整体具有良好的生物降解性和相容性。本项目的研究,不仅为开发具有自主知识产权的新型生物可降解金属提供了理论和实验依据,也为铁基块体金属玻璃开辟新的研究领域。基于以上研究,发表学术论文15篇,授权国家发明专利3项,培养硕士生3名。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Effects of B addition on glass forming ability and thermal behavior of FePC-based bulk metallic glasses
B添加对FePC基大块金属玻璃玻璃形成能力和热行为的影响
  • DOI:
    10.1016/s1006-706x(17)30067-5
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Journal of Iron and Steel Research International
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Guo Sheng-feng;Su Chen;Cui Jia-xiang;Li Jing;Li Guan-nan;Zhang Meng;Li Ning
  • 通讯作者:
    Li Ning
镁合金表面非晶涂层的构筑及其腐蚀行为
  • DOI:
    10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.03.006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    表面技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭胜锋;赖利民;丁凯露;张红菊;王敬丰;潘复生
  • 通讯作者:
    潘复生
Micro/nano ductile-phases reinforced Fe-based bulk metallic glass matrix composite with large plasticity
微纳米韧性相增强大塑性铁基大块金属玻璃基复合材料
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2017.09.036
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Guo Shengfeng;Su Chen
  • 通讯作者:
    Su Chen
Ternary Co-Mo-B bulk metallic glasses with ultrahigh strength and good ductility
具有超高强度和良好延展性的三元Co-Mo-B大块金属玻璃
  • DOI:
    10.1016/j.jnoncryso1.2019.119657
  • 发表时间:
    2019-11-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Lai, Limin;He, Rangan;Guo, Shengfeng
  • 通讯作者:
    Guo, Shengfeng
Ternary Co-W-B bulk metallic glasses with ultrahigh strength
超高强度三元Co-W-B大块金属玻璃
  • DOI:
    10.1016/j.jnoncrysol.2020.120194
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Journal of Non-Crystalline Solids
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Lai Limin;Ding Kailu;Liu Tianhao;Chen Yanxia;Guo Shengfeng
  • 通讯作者:
    Guo Shengfeng

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其他文献

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    --
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    --
  • 作者:
    王敬丰;刘青山;马尧;蒋伟燕;郭胜锋;潘复生
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    潘复生
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  • DOI:
    10.13595/j.cnki.issn1000-0720.2017.0033
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分析试验室
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张红菊;张丁非;余大亮;郭胜锋
  • 通讯作者:
    郭胜锋
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Transactions of Nonferrous Metals Society of China
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    王依涵;倪颂;郭胜锋;宋旼
  • 通讯作者:
    宋旼
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国科学:物理学 力学 天文学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈燕;张倪侦;余鹏;郭胜锋
  • 通讯作者:
    郭胜锋

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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

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          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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