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新型心脏支架材料的研发随着全球老龄化趋势的不断加剧，心血管疾病也日趋普遍。
在治疗心血管疾病的过程中，心脏支架作为一种重要的治疗手段，已经得到了广泛的应用。
然而，传统的心脏支架材料往往存在一些缺陷，如生物相容性差、易发生血栓形成等问题，给患者带来了一定的风险。
为了解决这些问题，科研人员们开始探索新型的心脏支架材料，以提高治疗效果和降低患者风险。
新型心脏支架材料的研发主要有以下几个方向：1. 生物可降解材料生物可降解材料是目前心脏支架材料研究的一个热点方向。
这种材料具有良好的生物相容性，能够在适当的时间内分解为无害物质并被人体代谢掉，不会对患者产生副作用。
研究人员已经成功制备出了几种生物可降解材料的心脏支架，如聚羟基丁酯、聚乳酸等，这些材料已经获得了临床使用的认可，并获得了良好的治疗效果。
生物可降解材料的研究和应用将为心脏支架带来新的革命性进展。
2. 复合材料复合材料是指两种或两种以上的材料在一定条件下以一定方式结合而成的一种新材料。
复合材料的使用可以最大程度地发挥各种材料的优点，并且可以避免各种材料的缺点。
近年来，科研人员开始尝试将纳米颗粒应用于心脏支架材料中，利用纳米颗粒的特殊性质构造具有超强机械性能和生物完整性的复合支架材料，这将对未来心脏支架的进一步研发和临床使用带来重要意义。
3. 智能化材料智能化材料是指能够感知外界环境并作出自动反应的材料。
这种材料已被广泛应用于许多领域，如人工智能、生物医学和航空航天等。
在心脏支架材料的研发中，智能化材料的应用也已经初步展开。
研究人员正在尝试将智能化材料应用于心脏支架中，以便监测血管内部环境的变化，控制血管内部的温度、湿度和压力等因素，提供更加精准、有针对性的治疗方案，从而进一步提高患者治疗效果和减少并发症的发生。
4. 生物活性材料生物活性材料是指特定的材料能够与人体组织产生生物信号反应，促进细胞增生和再生。
这些材料可以导入人体内，促进患者的组织修复和再生，达到治愈的目的。
第53卷第8期表面技术2024年4月SURFACE TECHNOLOGY·163·可降解Fe@Fe-Zn骨组织工程支架体外生物相容性研究罗彩云1，王伟强1*，史淑艳1，杨帅康1，许雅南1，朱明2，刘慧颖2（1.大连理工大学，辽宁 大连 116024；2.大连医科大学，辽宁 大连 116044）摘要：目的以多孔铁为基体，利用脉冲电沉积制备可降解多孔Fe@Fe-Zn复合材料骨组织工程支架，以期提高材料的降解速率和抗菌性能。
方法通过调节脉冲频率，得到不同Zn含量的Fe-Zn合金层；使用电子探针、X射线衍射仪、扫描电镜来研究材料的元素含量、相组成和显微结构；通过压缩测试考察支架的力学性能；用体外浸泡来考察材料的降解性能；用浸提液培养分析材料对小鼠胚胎成骨细胞的黏附铺展和细胞活性的影响；用浸提液和直接培养来探究材料的抗大肠杆菌性能。
结果随脉冲频率增加，合金中Zn含量减小；不同合金均为单一的α(Fe)相；电沉积组织致密，杂质含量低；Zn含量为7.5%（均以质量分数计）时，支架抗压屈服强度较多孔铁提升6%；复合材料的降解速率为0.44~0.48 mm/a，较多孔铁有显著改善；复合材料浸提液在稀释到25%（体积分数）时，表现出良好的细胞相容性，且随Zn含量增加，细胞活性增强；Zn含量为7.5%时，材料的抗菌性能最好。
结论通过电沉积制备的Fe@Fe-Zn支架的腐蚀速率相较于多孔铁有明显提高。
随合金层中Zn含量的增加，其细胞活性增强，抗菌性能提高。
Fe@Fe-Zn有望发展为可广泛应用的可降解骨组织工程支架材料。
关键词：骨组织工程支架；多孔铁；Fe-Zn合金；降解性能；生物相容性；抗菌性能中图分类号：TB34文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)08-0163-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.08.015In Vitro Biocompatibility of Biodegradable Fe@Fe-Zn BoneTissue Engineering ScaffoldLUO Caiyun1, WANG Weiqiang1*, SHI Shuyan1, YANG Shuaikang1,XU Yanan1, ZHU Ming2, LIU Huiying2(1. Dalian University of Technology, Liaoning Dalian 116024, China;2. Dalian Medical University, Liaoning Dalian 116044, China)ABSTRACT: Iron-based alloys are widely studied as biodegradable materials for bone grafts or bone tissue engineering scaffolds, but their slow degradation rate may affect the repair of bone defects, and the material itself may induce local inflammation. To increase the degradation rate of porous pure iron used for bone tissue engineering scaffolds and decrease its susceptibility to inflammation, the alloying method and the electrochemical deposition technique were used to modify the收稿日期：2023-04-02；修订日期：2023-07-14Received：2023-04-02；Revised：2023-07-14基金项目：中央高校基本科研业务费专项基金（DUT22YG118，LD202219）Fund：The Fundamental Research Funds for the Central Universities of China (DUT22YG118, LD202219)引文格式：罗彩云, 王伟强, 史淑艳, 等. 可降解Fe@Fe-Zn骨组织工程支架体外生物相容性研究[J]. 表面技术, 2024, 53(8): 163-172. LUO Caiyun, WANG Weiqiang, SHI Shuyan, et al. In Vitro Biocompatibility of Biodegradable Fe@Fe-Zn Bone Tissue Engineering Scaffold[J]. Surface Technology, 2024, 53(8): 163-172.*通信作者（Corresponding author）·164·表面技术 2024年4月porous pure iron. The zinc element with good biocompatibility and antibacterial property was adopted as an alloying element. A layer of Fe-Zn alloys was electrodeposited on the surface of the porous pure iron to prepare degradable porous Fe@Fe-Zn composite scaffolds. During electrodeposition, a porous pure iron scaffold with a pore density of 50 PPI and a working size of60 mm × 25 mm × 3 mm was used as the cathode and a pure iron plate with a working area of 100 mm × 47 mm was used as theanode. The working mode of electrodeposition was bipolar pulse electrodeposition. The pulse peak current density was set as 10 A/dm2 with a duty ratio of 10%, and the ratio of pulse changing direction was 20∶5. The pulse frequency of the experimental group was set as 50, 100, and 1 000 Hz, respectively, to prepare different Fe@Fe-Zn composite scaffolds, of which the zinc contents were varied. The element content, phase composition and microstructure of the composite materials were analyzed by electron probe microanalyzer (EPMA), X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The mechanical ******************************************************************************************************** investigated by in vitro immersion test. The effects of different materials on the adhesion, spread and cell activity of mouse embryonic osteoblasts (MC3T3-E1) were analyzed by means of extraction culture. Finally, the anti-E.coli properties of different materials were investigated by the extract method and the direct culture method, respectively. The results showed that the Zn content of the deposited alloy layer decreased with the increase of frequency. The Fe-Zn alloys with different Zn contents had a single α(Fe) phase. The prepared Fe-Zn alloy layer was dense and well combined with the porous iron matrix. When the content of Zn in the alloy layer was 7.5% (all in terms of mass fraction), the compressive yield strength of Fe@Fe-Zn was 6% higher than that of porous iron. The results of in vitro immersion test showed that the degradation rate of the Fe@Fe-Zn group was significantly improved than that of the controlled porous iron group (the corrosion rate of Fe@Fe-Zn composites was in the range of 0.44 ~ 0.48 mm/a, and that of porous Fe was 0.33 mm/a). The results of CCK-8 test showed that the cell number increased gradually with the extension of culture time, the cell viability of the Fe@Fe-Zn group was better than that of the porousirongroup,**********************************************************************************%.Fluorescence staining showed that the cell spreading ability of the Fe@Fe-Zn group was better than that of the controlled porous iron group. Regarding antibacterial activity, all the antibacterial rates of the Fe@Fe-Zn group were greater than 50%, and the *******************************************%Zncontentwas(67.0±1.1)%.Inconclusion,comparedwiththeporous pure iron, the comprehensive properties of the porous Fe@Fe-Zn composite prepared by electrodeposition are significantly improved. The corrosion rates of Fe@Fe-Zn composite material scaffolds prepared by electrodeposition are greater than pure iron scaffolds. With the increase of Zn content in the deposited alloy layer, the cell activity of the material is more obvious, and the antibacterial property is gradually improved. The Fe@Fe-Zn composite has great potential as a biodegradable material for bone tissue engineering scaffolds.KEY WORDS: bone tissue engineering scaffold; porous iron; Fe-Zn alloy; degradation property; biocompatibility; antibacterial activity目前，由创伤、感染或肿瘤引起的骨质缺损是骨科临床上常见的疾病之一[1]。
心脏支架置入术的最新材料研发近年来，随着心脏疾病的不断增加，心脏支架置入术成为治疗冠心病等心血管疾病的重要方法。
然而，传统金属支架在长期使用中存在一些问题，如血栓形成和再狭窄等，并且可能导致额外的手术风险。
因此，开发出更先进、更有效的材料对于改善患者的治疗效果至关重要。
一、生物可降解材料生物可降解材料是近年来心脏支架领域的一个重要研究方向。
这种材料可以在背景时间内逐渐降解，在完成任务后不需要再次取出。
与传统金属支架相比，生物可降解材料具有以下优点：1. 减少血栓形成风险：生物可降解材料在体内降解时不会留下异物，减少了血栓形成的风险。
2. 促进细胞再生：它有助于周围组织重新生长，并促进新血管生成。
3. 避免二次手术：无需二次手术取出支架，减少了患者的不适和风险。
在生物可降解材料的研发中，聚乳酸（PLA）和聚己内酯(PCL)被广泛应用。
这些材料具有良好的生物相容性和机械性能，可以满足心脏支架置入术的要求。
二、药物释放型支架药物释放型支架是一种将药物与支架结合起来，在放置后缓慢释放药物，以防止血管再狭窄的技术。
通过控制药物的释放速度，可以有效地避免血栓形成和再狭窄。
1. 抗增殖类药物：目前常用于心脏支架的抗增殖类药物主要有利他素、西罗莫司等。
它们通过抑制内皮细胞增殖，减少新粘连组织生成。
2. 抗炎类药物：最新研究表明，通过引入抗炎类药物如青霉素素E等到支架材料中，可以减少血管壁炎性反应，并提高治愈效果。
3. 促血管生成药物：一些促进血管新生的药物，如血管内皮生长因子（VEGF）等，被用于药物释放型支架。
它们可以有效地促进周围血管再生。
三、纳米技术在心脏支架中的应用纳米技术是当今科学研究热点之一，也在心脏支架领域有着广泛的应用前景。
通过将纳米材料应用于支架表面涂层中，可以改善其生物相容性和降低血栓形成风险。
1. 抗菌纳米材料：银纳米颗粒、抗菌肽等被广泛用于制备支架表面涂层，发挥其抗菌作用。
这对于预防手术后感染和提高治疗效果非常重要。
功能性涂层的生物相容性研究在现代医学和生物工程领域，功能性涂层的应用日益广泛。
从医疗器械到生物材料，功能性涂层在改善材料性能、增强生物相容性方面发挥着至关重要的作用。
然而，要确保这些涂层在与生物体接触时的安全性和有效性，对其生物相容性的深入研究是必不可少的。
功能性涂层是指在材料表面施加的一层具有特定功能的薄膜或涂层。
这些功能可以包括抗菌、抗凝血、促进细胞生长、增强组织整合等。
通过在材料表面施加功能性涂层，可以显著改善材料的性能，使其更适合在生物体内应用。
生物相容性是指材料在特定应用中引起适当的宿主反应的能力。
一个具有良好生物相容性的材料或涂层在与生物体接触时，不会引起毒性反应、免疫反应、炎症反应等不良影响，同时还能够支持细胞的正常生长和功能。
对于功能性涂层的生物相容性研究，首先需要考虑的是涂层材料的选择。
常见的涂层材料包括聚合物、金属、陶瓷以及生物活性分子等。
不同的材料具有不同的物理化学性质，这直接影响着它们与生物体的相互作用。
以聚合物涂层为例，聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）及其共聚物（PLGA）由于具有良好的生物可降解性和生物相容性，在药物输送和组织工程领域得到了广泛的应用。
然而，这些聚合物的性能也受到其分子量、结晶度等因素的影响。
因此，在选择聚合物涂层材料时，需要对这些因素进行综合考虑，以确保涂层具有良好的生物相容性。
金属涂层如钛、钽等，由于其良好的机械性能和耐腐蚀性，在骨科和牙科植入物中经常被使用。
然而，金属涂层在生物体内可能会释放金属离子，从而引起潜在的毒性反应。
因此，在使用金属涂层时，需要对其表面进行改性处理，如氧化、氮化等，以提高其生物相容性。
陶瓷涂层如羟基磷灰石（HA），由于其与骨组织的成分相似，在骨科植入物中具有良好的应用前景。
然而，陶瓷涂层的脆性较大，容易在使用过程中发生破裂，从而影响其生物相容性。
因此，在制备陶瓷涂层时，需要优化其制备工艺，以提高涂层的质量和性能。
除了涂层材料的选择，涂层的制备方法也对其生物相容性有着重要的影响。
浅析可降解生物医用高分子材料一、本文概述随着科技的进步和医疗领域的发展，可降解生物医用高分子材料作为一种新型的医用材料，正逐渐受到人们的关注。
本文旨在浅析可降解生物医用高分子材料的基本概念、特性、应用以及发展前景。
通过对这一领域的深入探讨，希望能够为医用材料的研究和应用提供一定的参考和启示。
可降解生物医用高分子材料是一类能够在生物体内或体外环境中，通过水解、酶解或生物代谢等方式逐渐降解的高分子材料。
它们具有良好的生物相容性和生物活性，能够在体内与生物组织进行良好的结合，且降解产物对生物体无害。
这些特性使得可降解生物医用高分子材料在医疗领域具有广泛的应用前景，如药物载体、组织工程、医疗器械等。
本文将从可降解生物医用高分子材料的分类、性质、制备方法、应用现状等方面进行详细阐述，并探讨其未来的发展趋势和挑战。
通过综合分析国内外相关研究成果，旨在为可降解生物医用高分子材料的研究和应用提供有益的参考和指导。
二、可降解生物医用高分子材料的分类天然高分子材料：这类材料主要来源于自然界，如多糖、蛋白质等。
多糖如纤维素、壳聚糖等，具有良好的生物相容性和降解性。
蛋白质如胶原蛋白、明胶等，在人体内能够被自然酶解。
这些天然高分子材料在生物医学领域有着广泛的应用，如药物载体、组织工程支架等。
合成高分子材料：合成高分子材料是通过化学合成方法制得的，如聚酯、聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等。
这类材料具有良好的可加工性和机械性能，可以通过调整分子结构和合成条件来调控其降解速率。
合成高分子材料在生物医用领域的应用也非常广泛，如用于制作药物缓释系统、临时植入物等。
杂化高分子材料：杂化高分子材料是结合天然高分子和合成高分子优点的一种新型材料。
它们通常是通过将天然高分子与合成高分子进行化学或物理共混、交联等方式制备得到的。
杂化高分子材料不仅具有良好的生物相容性和降解性，还兼具了天然高分子和合成高分子的优点，如机械强度高、易于加工等。
心脏支架是一种常见的治疗冠状动脉疾病的方法，可以通过植入支架来扩大狭窄的血管，改善心血管疾病的症状。
传统的心脏支架通常采用金属材料制作，如不锈钢、钛合金和铬钴等，但这些材料在长期使用过程中可能会引发血管再狭窄和血凝问题，且容易受到机械疲劳和腐蚀。
因此，研发新型心脏支架材料已经成为了一个热门的研究领域。
目前，研究人员主要探索以下几种材料：
1. 生物可降解材料：这种材料具有生物相容性，并能够被人体分解吸收。
生物可降解材料能够降低术后慢性炎症反应和二次手术的风险。
一些生物可降解聚合物和复合材料已经在动物实验中展示了很好的效果；
2. 超弹性合金：超弹性合金拥有高度的柔软性和可塑性，能够更好地适应心脏在搏动过程中的变形。
超弹性合金具有优异的生物相容性，可以减少组织损伤的风险；
3. 奈米材料：奈米材料是一种新兴的材料，具有特殊的物理、化学、生物学特性，例如高表面积、高强度和化学反应活性等。
研究人员已经成功地利用某些奈米材料制作出支架，并证明其具有较好的生物相容性和抗血凝能力。
总的来说，新型心脏支架材料的研发与进展给心脏病患者带来了更为安全、有效的治疗方式。
未来，研究人员将不断探索新型材料的制备工艺和临床应用，以提高支架的治疗效果并降低术后并发症的风险。
大连理工大学硕士学位论文聚羟基脂肪酸酯生物降解材料姓名：杨璠申请学位级别：硕士专业：材料学（化工）指导教师：刘炼20050601大连理工大学硕士学位论文摘要聚羟基脂肪酸酯主要包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚丁内酯及其共聚物，是一类具有优良的生物相容性并可生物降解的高分子材料，无毒，可吸收。
其研制与开发日益受到人们的重视，在各个领域尤其是医药领域得到越来越广泛的应用，目前主要应用于药物控制释放体系，手术缝合线，骨科固定及组织修复材料等。
本论文制得了一系列符合特定要求（无毒、生物相容、可吸收、合适的降解周期和力学性能等）的心血管支架表面药物涂层高分子材料。
实验工作主要分为一系列聚羟基脂肪酸酯的合成和聚合物材料的体外降解实验两大部分，分别考察了聚合条件对聚合产物的影响关系和合成聚羟基脂肪酸酯材料的降解影响因素及其降解规律。
合成聚羟基脂肪酸酯及其共聚物采用内酯开环聚合法。
首先以ＤＬ一乳酸、Ｌ一乳酸、乙醇酸为原料制得高纯度的丙交酯（ＤＬ．ＬＡ、Ｌ．ＬＡ）和乙交酯（ＧＡ）单体，然后以辛酸哑锡为引发剂，高真空（低于１０。
Ｐａ）下封管熔融本体开环聚合制得聚ＤＬ一乳酸（ＰＤＬＬＡ）和聚Ｌ．乳酸（ＰＬＬＡ）。
同样对￡＿己内酯（ｃＬ）、Ｂ．丁内酯（ＢＬ）精制后，分别以辛酸亚锡、环烷氧锡为引发剂在高真空下本体开环聚合制得了聚８一己内酯（ＰＣＬ）和聚丁内酯（ＰＨＢ）。
为改善均聚物的性能，进行了不同内酯之间的共聚实验，制得了Ｌ．丙交酯、ＤＬ一丙交酯与乙交酯、己内酯、丁内酯的共聚物ＰＬＬＧＡ、ＰＣＬＬＡ、ＰＢＬＬＡ、ＰＤＬＬＧＡ、ＰＣＤＬＬＡ、ＰＢＤＬＬＡ，以及己内酯与丁内酯的共聚物ＰＢＣＬ等七种无规共聚物。
考察了不同引发剂与单体配比、聚合温度、聚合时间等的聚合条件对聚合产物分子量、结构性能的影响，并用凝胶色谱（ＧＰｃ）、核磁共振谱（ＮＭＲ）、红外光谱（ＩＲ）、示差扫描量热（Ｄｓｃ）等对合成的单体和聚合物的结构和性质予以表征。
动脉内支架材料的生物相容性评价动脉内支架是治疗冠心病和其他心血管疾病的一种重要方法。
支架置入后可以有效地扩张狭窄的动脉管腔，防止血栓形成和再狭窄。
与开放手术不同，支架治疗是无创伤、低风险的，病人术后康复迅速，可以在短时间内回到正常的生活和工作状态。
然而，一些支架在置入后会出现包括内皮细胞增生、血栓形成、支架血栓闭塞和再狭窄等严重的生物学反应，从而限制了支架在临床上的应用。
因此，支架材料的生物相容性评价至关重要。
支架材料的生物相容性包括四个方面：细胞相容性、炎症反应、血栓形成和再狭窄。
其中，细胞相容性是指支架材料与动脉内皮细胞和平滑肌细胞的相互作用，炎症反应是指支架置入后激发机体的免疫系统反应，血栓形成是指支架表面的血栓形成和内皮细胞增生，再狭窄是指支架治疗后动脉管腔的狭窄程度。
目前，市场上主要的支架材料包括金属（如不锈钢、铬钴合金和钛）和聚合物（如聚乳酸和聚己内酰胺等）。
然而，这些材料都有其缺点。
金属支架可能会引起炎症反应和血小板聚集，而聚合物支架可能会因缺乏足够的机械强度而导致支架血栓闭塞和再狭窄等问题。
因此，新型的支架材料被广泛地研究和开发。
这些材料包括生物降解聚合物、生物可吸收金属和仿生无机材料等。
生物降解聚合物支架材料具有良好的生物相容性和组织相容性，但其机械性能需要进一步加强。
生物可吸收金属支架材料具有良好的生物相容性和机械性能，在一定时间内可以逐渐被人体吸收，但其长时间应用仍需要进一步研究。
仿生无机材料则模拟人体骨骼的结构和功能，具有良好的生物相容性和生物学性能，但其制备和成本较高。
为了评价支架材料的生物相容性，临床医生和研究人员采用了多种方法。
其中包括体外细胞培养、动物实验和临床试验。
体外细胞培养是一种常用的评价细胞相容性和细胞增殖的方法，通过在培养皿中培养人体细胞和支架材料，观察细胞的生长情况和细胞死亡率等指标。
动物实验是评价材料生物相容性和机械性能的重要方法，通过在动物体内埋入支架材料，观察材料与动物的相互作用，评价其生物学和机械学性质。
