1 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
羟基磷灰石超长纳米线可用于构建不同种类的生物材料, 如高柔性生物医用纸和弹性多孔骨缺损修复支架, 在生物医学领域具有良好的应用前景。锶元素作为一种微量元素, 在骨代谢过程中起着重要作用。本研究通过一步溶剂热法合成了具有不同锶掺杂量的羟基磷灰石超长纳米线; 研究了不同锶掺杂量对羟基磷灰石超长纳米线的形貌和物相的影响。所制备的锶掺杂羟基磷灰石超长纳米线具有高柔韧性和超长一维纳米结构。能量色散谱、X射线粉末衍射和傅里叶变换红外光谱分析表明, 锶元素成功地掺杂到了羟基磷灰石超长纳米线中。本研究发展的制备方法可以制备锶/(锶+钙)摩尔比从0到100%任一比例的锶掺杂羟基磷灰石超长纳米线, 大幅拓展了羟基磷灰石超长纳米线在骨缺损修复和牙科修复等生物医学领域中的应用。
羟基磷灰石 锶 纳米线 溶剂热 生物材料 hydroxyapatite strontium nanowire solvothermal biomaterials
Author Affiliations
Abstract
Department of Biomedical Engineering, Tufts University, Medford, MA 02155, USA
The growing demand of sustainable and biocompatible optical devices is stimulating the development of naturally derived biomaterials for optics and photonics. As a versatile biomaterial, silk provides excellent material characteristics that are favorable towards the generation of advanced optical systems. This review examines the use of silk as a material platform in optical applications. Recent advances in silk-based optical devices and multifunctional devices are summarized. The challenges and directions in further designing and fabricating silk optics are also discussed. We envision that silk will play a pivotal role in the future exploitation of sustainable, intelligent, wearable/implantable, and multifunctional optical devices.
silk biomaterials optical devices multifunctional devices Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 080004
1 北京航空航天大学 机械工程与自动化学院, 北京 100191
2 北京航空航天大学 大型金属构件增材制造国家工程实验室, 北京 100191
3 北京航空航天大学 国际交叉研究院, 北京 100191
4 北京航空航天大学 合肥创新研究院, 合肥 230013)
提高医疗植入材料的生物相容性, 对提升植入医疗器械的安全性有重要意义。通过超快激光制造出微纳米级别尺寸的材料结构以改善材料的生物相容性, 近年来已被广泛应用于生物医学领域。本文简单介绍了细胞与生物材料相互作用原理, 从生物材料表面微结构对其生物相容性能的影响出发, 综述了超快激光加工不同材料表面形貌特征对细胞粘附、迁移、增殖、分化的影响, 并进一步指出超快激光制备微纳结构在生物材料领域的局限和发展趋势。
生物材料 超快激光 微纳结构 细胞行为 biomaterials ultrafast laser micro/nano-structures cell behavior
1 合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学资源与环境工程学院, 安徽 合肥 230009
为了解决周期性爆发的巢湖水华蓝藻难以处置的问题, 同时改善低密度聚乙烯材料降解周期长的现状, 以低密度聚乙烯(LDPE)为基体, 以巢湖新鲜水华蓝藻制得的蓝藻粉为生物材料, 以马来酸酐接枝聚乙烯 (PE-g-MAH)为增容剂, 以聚乙烯蜡和白油为润滑剂制备复合材料。 设置蓝藻粉含量和增容剂含量2个因素作为实验因素, 实验材料按一定比例充分混合后, 双螺杆挤出制得了复合材料颗粒, 再经过注塑方式获得待测样条。 通过紫外-可见光谱扫描(UV-VIS)联合傅里叶变换红外光谱扫描(FTIR)的光谱学方法了解水华蓝藻粉、 增容剂和复合材料的光谱学特征, 分析复合材料制备过程中的结构变化, 能够先决性判断该种实验方法对制备新型生物材料的可行性。 并以力学性能测试和扫描电镜(SEM)等方法作为辅助手段, 与光谱分析的结果相互反馈, 充分分析水华蓝藻粉、 增容剂含量对复合材料结构与性能的影响。 结果显示: 通过紫外可见光谱分析, 蓝藻初提液在260和620 nm处出现藻蛋白质的特征吸收峰, 表明了蓝藻细胞液中藻蛋白的存在, 具备作为生物反应材料的基本条件。 红外光谱分析可知, 蓝藻粉在1 630, 1 540和1 440 cm-1附近出现特征吸收峰, 符合酰胺键的出峰规律, 在3 300 cm-1附近出现O—H的特征吸收峰, 进一步验证了蓝藻粉活性位点的存在; 马来酸酐的红外光谱图中, 酸酐在1 850和1 740 cm-1处出现CO基的特征峰, 环状酸酐中C—O—C的伸缩振动特征峰出现在1 200 cm-1附近; 而经过反应所得的复合材料红外光谱中, 除聚乙烯的特征吸收峰以外, 蓝藻粉中的酰胺键和O—H, 以及马来酸酐对应得特征吸收峰都已减弱或消失了, 基本可以推测马来酸酐与—OH发生了开环酯化反应, 马来酸酐在生物复合材料的制备过程中起到了连接两个不同反应体系的作用。 而且, 通过扫描电镜可直观的看出, 蓝藻粉含量增加将会导致复合体系中成团现象加剧, 增容剂的加入增强了复合体系界面的粘结性; 力学性能测试的结果为蓝藻粉含量的增加导致复合材料力学性能下降, 尤其冲击性能下降显著降幅达54.10%; 当蓝藻粉的添加量为15.00%时, 随着增容剂用量的增加, 材料的拉伸强度、 弯曲性能和冲击性能均呈现先增大后减小的趋势。 扫描电镜和力学性能的结果也从侧面验证了光谱分析结果的前瞻性和正确性, 避免了盲目实验带来的资源浪费等问题。 综合考虑, 该生物复合材料可选取蓝藻粉含量15.00%, 增容剂含量3.00%, 聚乙烯蜡和白油用量3.00%和1.00%的配方, 此时的力学性能为: 拉伸强度为11.70 MPa, 冲击强度为20.00 kJ·m-2, 弯曲强度为8.80 MPa, 弯曲模量为220.00 MPa。
生物材料 光谱分析 性能反馈 增容剂 Biomaterials Spectral analysis Performance feedback Compatilizer 光谱学与光谱分析
2019, 39(11): 3446
1 北京航空航天大学机械工程与自动化学院, 北京 100191
2 北京航空航天大学国际交叉研究院, 北京 100191
3 College of Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue 639798, Singapore
激光微加工具有超快、超精密的特性, 在医疗器械加工中有着独特的优势, 尤其是针对具有良好生物相容性材料的微加工有着不可替代的作用。系统总结了激光微加工制备技术在生物医学领域的若干最新应用, 重点讨论了生物材料表面微加工、医学元件和血管支架微结构制备以及三维生物支架快速成型等技术, 并进一步指出现有激光微加工制备生物医用材料的局限和发展趋势。
激光制造 激光微加工 生物医学 微结构 生物材料 医学元件
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore, Singapore 117576, Singapore
Anisotropic dewetting polydimethylsiloxane (PDMS) surfaces, which consist of groove-like micro/nanostructures (so-called hierarchical structures), are fabricated using an ultrashort pulsed laser. The contact angles (CAs) are measured parallel to the microgrooves, which are always larger than those measured perpendicular to the microgrooves, exhibiting a superhydrophobic anisotropy of approximately 4° on these fabricated PDMS surfaces at optimized parameters. These pulsed-laser irradiated surfaces exhibit enhanced hydrophobicity with CAs that increase from 116° to 156° while preserving the anisotropic dewetting. Additionally, the wettability of the surfaces with different morphologies is investigated. The temporal evolution of the wettability of the pulsed-laser irradiated PDMS surface is also observed within the first few hours after pulsed laser irradiation.
140.3390 Laser materials processing 140.3538 Lasers, pulsed 160.1435 Biomaterials 160.4236 Nanomaterials Chinese Optics Letters
2015, 13(3): 031404
Author Affiliations
Abstract
We perform ultrafast transient absorption spectroscopy of oxy-hemoglobin by a pump-probe method with ultrashort laser pulses. Negative time-range of the observed traces, where the pump pulse precedes the probe pulse, is analyzed to study the electronic coherence dynamics between the excited state and the ground state, and the vibrational coherence in the electronic excited state. The analysis result shows that the electronic coherence between the electronic ground state and the Q-band state dephases in 45+(-)5 fs. The vibrational dephasing times of modes with frequencies of 210, 393, 554, 731, and 1106 cm?1 are found to be 449, 366, 555, 1085, and >1330 fs, respectively.
320.7150 Ultrafast spectroscopy 320.7100 Ultrafast measurements 320.2250 Femtosecond phenomena 300.6530 Spectroscopy, ultrafast 160.1435 Biomaterials Chinese Optics Letters
2011, 9(s1): s10605
电子科技大学生命科学与技术学院,成都,610054
具有磁导向性、小尺寸效应和活性基团的磁性纳米生物材料在靶向给药、固定化酶、细胞分离和免疫分析以及基因治疗等生物医学领域都有一定的研究.本文综述了磁性纳米生物材料的制备与检测,及其在生物医学中的应用.
磁性 纳米材料 生物材料 Magnetic Nanometer Biomaterials 原子与分子物理学报
2005, 22(2): 222
