Zr基块体非晶合金疏水性表面制备及其生物相容性研究

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基本信息

  • 批准号：
    51871191
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    赵相金
  • 依托单位：
    烟台大学
  • 学科分类：
    E0106.金属低维与亚稳材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The combined quality in their mechanical and chemical properties gives great advantages for Zr-based bulk metallic glasses (BMGs) to be an excellent choice for biomedical applications. However, the applications are limited due to their hydrophillic surfaces. Studies on the fabrication of hydrophobic surface and its biocompatibility in Zr-based BMGs have the significance of science and also promote their applications. In this work, the preparation technologies of hydrophobic surfaces, with different contact angles, on Zr-based BMGs will be investigated firstly. Secondly, the effect of hydrophobicity on bio-corrosion behaviors will be studied. Thirdly, cellular behaviors will be researched by adhesion and proliferation of the human umbilical vein endothelial cell on the surfaces with different hydrophobicity. Finally, blood compatibility will be evaluated by hemolysis analysis, coagulation test and platelet adhesion investigation. Based on the experimental researches, the inherent relationship between the microstructure, hydrophobicity and biocompatibility will be revealed, and the mechanism of hydrophobicity on its biocompatibility can be also discussed. This study will provide theoretical and experimental basis for developing newly BMGs with high biocompatibility.
Zr基非晶合金因其自身优良特性在生物医疗领域存在巨大应用前景，但亲水性的表面使应用受到限制。研究Zr基非晶合金疏水性表面构建及其对生物相容性的作用机制不但具有重要的科学意义，而且将有力促进非晶合金的实际应用。本课题通过研究Zr基非晶合金疏水性表面的制备工艺，实现疏水性的可控制备；研究疏水性对其生物腐蚀性能的影响；通过考察内皮细胞在其表面的粘附和繁殖行为研究疏水性对细胞行为作用；采用动态凝血性能、血小板粘附行为和溶血性能实验研究疏水表面的血液相容性。在实验研究的基础上，揭示非晶合金表面微观结构-疏水程度-生物相容性三者间的内在关联，探讨疏水性对其生物相容性的作用机制，为探索具有高生物相容性的新型非晶合金提供理论与试验依据。

结项摘要

Zr基非晶合金因其自身优良特性在生物医疗领域存在潜在应用，但亲水性表面使其应用受到限制，研究Zr基非晶合金疏水性表面构建及其生物相容性具有重要的意义。.本项目采用3.5 wt.% NaCl溶液进行电化学蚀刻，在Zr46Cu46Al8 非晶合金表面实现超疏水，在3.5 wt.% NaCl中自腐蚀电流密度下降三个数量级、抑制率为99.6%。在0.03 M NaCl和0.20 M NaBr混合溶液中电化学刻蚀Zr46Cu46Al8非晶合金制备了超双疏表面，在PBS中自腐蚀电流密度下降一个数量级，阻抗提高12.6倍。在0.5 wt.% KCl中电化学刻蚀Zr46Cu46Al8和Zr46(Cu4.5/5.5Ag1/5.5)46Al8非晶合金获得超疏水。在SBF中两种材料自腐蚀电流密度均下降一个数量级；细菌粘附减少，并具有较强的杀菌性、前者杀菌更优；可降低血小板粘附，抗凝血能力优异。在2.2 M HCl中对Zr46Cu46Al8非晶合金化学刻蚀，在40 min-9 h大范围时间内均能获得超疏水。该表面可有效抑制血小板和细菌粘附，具有优异的杀菌和抗凝血性能。在0.25 M NaBr中电化学刻蚀制备了Zr56Al16Co28非晶合金超疏水表面。该表面能有效抑制血小板粘附，溶血率仅为0.24%；经SBF浸泡6天后自腐蚀电流密度仅下降一个数量级，腐蚀抑制率为96.3%。在0.25 M NaBr中对Zr56Al16(Co0.75Ag0.25)28非晶合金进行电化学刻蚀后实现超疏水，经SBF溶液浸泡3天后仍能保持良好的耐蚀性。以上两种材料均具有良好的机械耐久性和化学稳定性，都能有效抑制平滑肌细胞和细菌粘附，但含Ag样品杀菌能力更强。在Zr56Al16Co28非晶合金表面电镀制备了超疏水Zn/pDop/SA涂层。该表面不仅减少了细菌粘附，在模拟人体溶液中浸泡后可实现超疏水到亲水性转变，进而促进细胞生长。最后将电化学刻蚀和电化学沉积相结合创新性的同时在Zr基非晶合金阳极和阴极实现超疏水。.本研究结果为高生物相容性Zr基非晶合金开发提供了新思路，为非晶合金医用材料的探索提供了重要基础数据和实验依据，有利于推动非晶合金在生物医用领域的实际应用。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Hydrophobic and corrosion resistance properties of the electrochemically etched Zr-based bulk metallic glasses after annealing and cryogenic thermal cycling treatment
退火和深冷热循环处理后电化学蚀刻Zr基大块金属玻璃的疏水和耐腐蚀性能
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfa.2021.128107
  • 发表时间：
    2021-12
  • 期刊：
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jing Sun;Ming Zhang;Guanzhong Ding;Yujia Wang;Mengmeng Yu;Feng LiuWang;YH Sun;Kunjun Zhu;Xiangjin Zhao;Li Liu
  • 通讯作者：
    Li Liu
Facile Electrochemical Method for the Fabrication of Stable Corrosion-Resistant Superhydrophobic Surfaces on Zr-Based Bulk Metallic Glasses.
简便的电化学方法在锆基大块金属玻璃上制备稳定耐腐蚀超疏水表面
  • DOI：
    10.3390/molecules26061558
  • 发表时间：
    2021-03-12
  • 期刊：
    Molecules (Basel, Switzerland)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yu M;Zhang M;Sun J;Liu F;Wang Y;Ding G;Xie X;Liu L;Zhao X;Li H
  • 通讯作者：
    Li H
Preparation of stable and durable superhydrophobic surface on Zr-based bulk metallic glass
锆基大块金属玻璃稳定耐用超疏水表面的制备
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfa.2021.127654
  • 发表时间：
    2021-10-08
  • 期刊：
    COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Zhang, Ming;Sun, Jing;Liu, Li
  • 通讯作者：
    Liu, Li

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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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非晶态合金的自修复行为研究
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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

        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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