关键词： 牙槽骨缺损   支架   壳聚糖   还原氧化石墨烯   血小板衍生生长因子BB   工程化口腔材料  

摘要： 背景:研究显示血小板衍生生长因子BB可刺激间充质干细胞的增殖与成骨分化,加快成骨样细胞的钙化进程,但其临床应用存在半衰期短、易分解等问题,将生长因子负载到适宜的生物材料支架上可使其缓慢持续释放,维持有效的作用浓度,成为目前研究的热点话题。目的:利用壳聚糖/还原氧化石墨烯支架负载血小板衍生生长因子BB,观察该支架修复大鼠牙槽骨缺损的作用。方法:①分别制备壳聚糖/还原氧化石墨烯支架(记为CS/rGO支架)与负载不同质量浓度(5,10,15,20 mg/L)血小板衍生生长因子BB的壳聚糖/还原氧化石墨烯支架(分别记为CS/rGO/PDGF-BB-5、CS/rGO/PDGF-BB-10、CS/rGO/PDGF-BB-15、CS/rGO/PDGF-BB-20支架)。将5组支架分别与大鼠牙周膜干细胞共培养,通过CCK-8实验与Transwell小室实验分别检测细胞增殖与迁移情况,筛选适宜的生长因子负载质量浓度进行后续实验。将CS/rGO支架(或浸提液)、CS/rGO/PDGF-BB-15支架(或浸提液)分别与大鼠牙周膜干细胞共培养,检测细胞成骨分化与成血管能力。②在16只SD大鼠双侧上颌第一磨牙前制备牙槽骨缺损模型,随机分4组干预:空白对照组不进行任何干预,单纯支架组植入CS/rGO/PDGF-BB-15支架,对照组植入CS/rGO支架与大鼠牙周膜干细胞复合物,实验组植入CS/rGO/PDGF-BB-15支架与大鼠牙周膜干细胞复合物,每组4只。术后12周,通过Micro CT扫描与苏木精-伊红染色观察牙槽骨缺损骨修复情况。结果与结论:①CS/rGO/PDGF-BB-5、CS/rGO/PDGF-BB-10、CS/rGO/PDGF-BB-15、CS/rGO/PDGF-BB-20支架均可促进大鼠牙周膜干细胞的增殖与迁移,其中CS/rGO/PDGF-BB-15支架促细胞增殖与迁移作用最显著,使用该支架进行后续实验。与CS/rGO支架比较,CS/rGO/PDGF-BB-15支架可促进大鼠牙周膜干细胞的成骨与成血管分化。②Micro CT扫描与苏木精-伊红染色结果显示,实验组牙槽骨缺损修复效果最好,可见大量新生骨组织与血管形成。③负载血小板衍生生长因子BB的壳聚糖/还原氧化石墨烯支架可通过促进大鼠牙周膜干细胞的增殖、迁移、成血管与成骨分化,进而有效促进大鼠牙槽骨缺损的修复。

关键词： 氧化石墨烯   羟基磷灰石   白细胞介素4   种植体复合涂层   MC3T3-E1细胞   生物相容性   工程化材料  

摘要： 背景:纯钛及钛合金种植体因良好的生物相容性及弹性模量被广泛应用于种植修复领域,但钛基种植体表面的生物惰性导致其与周围骨组织的整合性较差,需要进行表面修饰提高钛基种植体的骨整合能力。目的:在纯钛片表面制备羟基磷灰石/氧化石墨烯/白细胞介素4涂层材料,探究涂层材料的理化性能与生物相容性。方法:通过电化学沉积法及浸泡冻干法在钛片表面制备负载羟基磷灰石/氧化石墨烯/白细胞介素4涂层,同时制备负载白细胞介素4的钛片与负载羟基磷灰石/氧化石墨烯涂层的钛片,表征纯钛片及上述3种钛片的理化性能。将MC3T3-E1细胞分别接种于纯钛片及上述3种钛片的表面,通过CCK-8、DAPI染色检测细胞增殖,Calcein-AM/PI染色检测细胞活性,扫描电镜观察细胞形态与黏附。结果与结论:①扫描电镜、X射线能量色散谱、X射线光电子能谱、X射线衍射谱、拉曼光谱检测显示,在钛片表面成功制备了羟基磷灰石/氧化石墨烯/白细胞介素4涂层。羟基磷灰石/氧化石墨烯/白细胞介素4组水接触角大于纯钛组、羟基磷灰石/氧化石墨烯组,小于白细胞介素4组。②CCK-8、DAPI染色结果显示,羟基磷灰石/氧化石墨烯/白细胞介素4涂层可促进MC3T3-E1细胞增殖。Calcein-AM/PI染色结果显示,羟基磷灰石/氧化石墨烯/白细胞介素4涂层组MC3T3-E1细胞活性较高,较少见死细胞。扫描电镜下可见MC3T3-E1细胞黏附于4组材料表面,细胞形态良好,相较于纯钛组,白细胞介素4组MC3T3-E1细胞伸出伪足更多,细胞间联系更加紧密,黏附面积更大;相较于羟基磷灰石/氧化石墨烯组,羟基磷灰石/氧化石墨烯/白细胞介素4组MC3T3-E1细胞伸出伪足更多,细胞间联系更加紧密,黏附面积更大。③结果表明,羟基磷灰石/氧化石墨烯/白细胞介素4涂层具有良好的理化性能及生物学性能。

关键词： 纳米银   还原氧化石墨烯   Gap19   甲基丙烯酰化明胶   水凝胶   抗菌性   工程化口腔材料  

摘要： 背景:活髓保存疗法是治疗深龋等口腔常见疾病的主要疗法之一,盖髓材料的抗菌性能对疗效至关重要。目前常用的盖髓材料抗菌性较弱并会激起牙髓组织一定的炎症反应,从而导致治疗失败。目的:探讨纳米银-还原氧化石墨烯/聚多巴胺/甲基丙烯酰化明胶@Gap19水凝胶材料的抗菌作用。方法:制备纳米银-还原氧化石墨烯。使用含不同质量浓度纳米银-还原氧化石墨烯的完全培养基培养人牙髓干细胞,采用CCK-8实验检测细胞增殖。采用抑菌圈实验检测不同质量浓度纳米银-还原氧化石墨烯对金黄色葡萄球菌的抑制作用。通过CCK-8与抑菌圈实验结果筛选促细胞增殖与抑菌效果最明显的纳米银-还原氧化石墨烯质量浓度,负载于水凝胶中。使用含不同浓度Gap19(一种针对连接蛋白43半通道的特异性抑制剂)的完全培养基培养人牙髓干细胞,采用CCK-8实验检测细胞增殖,筛选促细胞增殖效果最明显的Gap19浓度,负载于水凝胶中。制备纳米银-还原氧化石墨烯/聚多巴胺/甲基丙烯酰化明胶@Gap19(AgNPs-rGO/PDA/GelMA@Gap19)水凝胶,表征该水凝胶材料的理化性质。将金黄色葡萄球菌(或大肠杆菌、变异链球菌、乳酸杆菌)悬液分别与三氧化矿物凝聚体、聚多巴胺/甲基丙烯酰化明胶水凝胶、纳米银-还原氧化石墨烯/聚多巴胺/甲基丙烯酰化明胶水凝胶与AgNPs-rGO/PDA/GelMA@Gap19水凝胶共培养,以单独培养的细菌悬液为空白对照组,检测各组水凝胶的抗菌率。结果与结论:①通过CCK-8与抑菌圈实验结果确定纳米银-还原氧化石墨烯的最佳质量浓度为12.5μg/mL,通过CCK-8实验确定Gap19的最佳浓度为20μmol/L;②扫描电镜下可见AgNPs-rGO/PDA/GelMA@Gap19水凝胶呈褶皱多孔状,纳米银在水凝胶表面及内部均有负载;能谱分析结果显示纳米银-还原氧化石墨烯与Gap19成功负载至水凝胶上;③4种水凝胶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、变异链球菌、乳酸杆菌均具有明显的抑制作用,并且以纳米银-还原氧化石墨烯/聚多巴胺/甲基丙烯酰化明胶水凝胶与AgNPs-rGO/PDA/GelMA@Gap19水凝胶的抗菌作用最显著,说明AgNPs-rGO/PDA/GelMA@Gap19水凝胶作为一种新型盖髓材料具备明显的抗菌作用。

关键词： 氧化石墨烯   口腔种植   促进成骨   载药抗菌   低毒性   理化性能   综述   工程化口腔材料  

摘要： 背景:氧化石墨烯凭借优越的理化性质和良好的生物相容性能够促进成骨细胞的分化和抑制细菌增殖,有望提高种植体修复的成功率。目的:总结氧化石墨烯在口腔种植修复领域的研究进展。方法:应用计算机检索CNKI、万方、ScienceDirect、PubMed数据库中2000年1月至2024年6月发表的相关文献,检索词为“氧化石墨烯,口腔种植,生物相容性,抗菌机制,成骨细胞,机械性能,化学性能”“graphene oxide,dental Implantation,biocompatibility,antibacterial mechanism,osteoblasts,mechanical properties,chemical properties”。通过阅读文题和摘要进行初步筛选,排除与文章主题不相关的文献,根据纳入和排除标准,最终纳入65篇文献进行综述分析。结果与结论:氧化石墨烯通过自身抗菌及载药抗菌性能可以增加机体先天性免疫保护反应,抑制种植体周围炎的发生和发展。氧化石墨烯可以促进骨髓间充质干细胞的增殖分化,促进成骨细胞、血管内皮细胞的增殖,抑制破骨细胞的增殖,增加种植体与牙槽骨之间骨结合的速率,有利于种植体周围骨的形成和稳定。氧化石墨烯可以促进种植体与龈组织的结合,减少炎症的发生。氧化石墨烯具有低毒性,其生物安全性有待进一步研究。氧化石墨烯涂层赋予了钛种植体表面优良的理化性能,可显著降低种植体折断等并发症的发生,延长种植体使用时间。

关键词： Porous metal-matrix nanocomposite   Graphene nanoplatelets   Rotating microbeams   Modified couple stress theory   Dynamics   Thermal buckling  

摘要： A comprehensive dynamic model for thermal buckling, elastic vibration and transient response analysis of rotating nano-composite porous metal-matrix microbeams reinforced with graphene nanoplatelets (GNPs) under a uniform thermal gradient is proposed. Various pore distribution patterns are considered together with different GNPs dispersion rules according to the specific functions. The extended rule of mixture and Halpin-Tsai micromechanics model are employed to evaluate the effective material properties of the nanocomposites. Based on the modified couple stress theory and the improved third-order shear deformation theory, the dynamic equations of the rotating microbeam are established by the Lagrange's equation. The Chebyshev-based Galerkin method is adopted to discretize these equations, which are then solved by the complex modal analysis and Runge-Kutta-Merson method. Convergence study and comparisons with previous literature are conducted for validation of the present method. A parametric study performed analyzes the effects of angular velocity, thickness-to-length scale parameter ratio, porosity coefficient, weight fraction and geometry of GNPs together with distribution patterns of GNPs and pore on the critical buckling temperature rise, fundamental frequency and time-dependent response of the rotating nanocomposite microbeams. The results reveal significant effects of these parameters on the relevant mechanical behaviors, some of which are even contrary to expectations. Therefore, it is necessary to further study this kind of rotating nanocomposite structures for the optimal design.

关键词： 分子印迹聚合物   二氧化锆   金/还原氧化石墨烯纳米复合材料   电化学传感器   多巴胺  

摘要： 多巴胺(Dopamine,DA)是一种关键的神经递质,在生理和病理过程中发挥着重要作用。研究其动态变化有助于理解神经系统的功能和疾病的发生机制,为疾病的诊断和治疗提供方法。现有的多巴胺检测技术在快速、灵敏及高选择性识别等方面仍面临许多挑战。分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers,MIP)因其高选择性和特异性识别等方面的优势,已广泛应用于传感器领域。在本研究中,以DA为模板分子,二氧化锆(ZrO_(2))前驱体为功能单体,采用一步电聚合工艺合成ZrO_(2)无机分子印迹层与金/还原氧化石墨烯(Au/rGO)纳米复合材料(ZrO_(2)-MIP-Au/rGO),用于DA的高灵敏检测。ZrO_(2)上的—OH基团与DA的—OH/—NH_(2)基团易于通过氢键作用形成MIP层,使传感器拥有大量针对DA特异性吸附的印迹空腔,增强了传感器的选择性和灵敏度。与传统有机MIP材料相比,ZrO_(2)作为无机材料具有更好的化学稳定性,能够提高传感器的长期稳定性和重用性。此外,Au/rGO纳米复合材料的高导电性和大比表面积提高了电极的电荷转移能力,进一步增强了传感器的灵敏度。基于ZrO_(2)-MIP-Au/rGO的电化学传感器展现出宽线性范围20 nmol/L~200μmol/L、低检测限20 nmol/L、好的稳定性和高选择性,证明其在DA检测中的巨大潜力。另外,该传感器具有良好的可重用性和普适性,实现了在复杂汗液环境中对DA的高灵敏度和高选择性检测,为医疗诊断提供了新的有效平台。

关键词： 分子动力学模拟   氧化石墨烯   沥青   复合材料   界面力学性能   黏结性能  

摘要： 本文采用分子动力学模拟方法,研究了氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能。首先搭建氧化石墨烯沥青复合材料模型,然后通过界面的模拟拉拔实验,计算得到氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能参数,探讨了温度、氧化率、石墨烯氧化类型及拉拔速率对界面力学性能的影响。结果表明,当温度低于玻璃化转换温度时,界面应力最大值随温度升高而增大,当温度超过玻璃化转换温度后,界面应力最大值随温度升高而减小,温度对氧化石墨烯改性沥青界面力学性能具有较大影响。当氧化率从0逐步增加到10%时,界面应力最大值不断增大,对界面的黏结性能有促进作用。当氧化率从10%逐步增加到30%时,界面应力最大值不断减小,导致界面黏结性能下降。在氧化率不变的情况下,界面应力最大值随着羧基占比增加而减小,羟基和羧基两种含氧官能团的比例对界面黏结性能有较大影响。随着拉拔速率提高,界面应力最大值增加,拉拔速率对界面黏结性能也有影响。

关键词： 壳聚糖   氧化石墨烯   复合材料   合成方法   吸附重金属   气凝胶   磁性铁改性   金属有机框架  

摘要： 有机无机复合材料以及以此为基础的新型多元复合材料在重金属分离去除领域备受关注。壳聚糖/氧化石墨烯(CS/GO)复合材料结合了有机相壳聚糖(CS)和无机相氧化石墨烯(GO)的优势,可用于吸附重金属。冷冻干燥、超声辅助和静电纺丝等新兴技术促进了基于CS/GO复合材料的合成与应用。其中,CS/GO气凝胶显著提高重金属的吸附量。同时,结合不同特性的材料包括磁性铁改性材料和金属有机框架,可使CS/GO复合材料更具功能性。文章将对CS/GO复合材料的新兴制备方法进行概述,并探讨其在上述三方面的研究进展及其在吸附重金属中的应用。

关键词： 电铸   光刻   微机械   微型零件   耐腐蚀性能  

摘要： 结合光刻工艺与电沉积技术研制(石墨烯)/镍钴复合材料微型零件,利用光刻掩模板的多变性,可使微型零件的结构多样化,采用扫描电镜(SEM)对表面形貌进行表征,选用显微硬度计及电化学工作站分析了微型零件的表面硬度和抗腐蚀性能。结果表明:纯镍和镍钴零件的表面平整、光滑,镍石墨烯零件凹凸不平、有团聚现象,镍钴石墨烯零件由于钴离子的添加可以有效改善石墨烯的团聚现象,从而改善石墨烯微型零件的表面性能,当钴离子浓度为4 g/L,石墨烯浓度为0.1 g/L时,石墨烯复合材料的硬度达到最高为216.35;制备出的微型零件通过电化学工作站测得交流阻抗图和动极化曲线,经过分析得出浓度0.2 g/L的石墨烯复合材料的耐腐蚀性最高,在石墨烯含量(0.1 g/L)相同的情况下,加入钴后复合材料的耐腐蚀性得到进一步提高。

关键词： 啶虫脒   氧化石墨烯   荧光分析   荧光偏振   荧光猝灭  

摘要： 本研究基于氧化石墨烯(GO)的荧光猝灭效应和质量放大效应,建立一种荧光强度和荧光偏振双信号同时检测方法,用于农药啶虫脒的定量分析。标记有荧光分子的核酸信号探针吸附在GO表面时,检测到较低的荧光强度和较高的偏振信号。当啶虫脒与其适配体结合后,释放的互补核酸探针与信号探针杂交而使其远离石墨烯,此时得到增强的荧光强度和降低的偏振信号。实验考察不同浓度啶虫脒的荧光强度和偏振信号之间的关系,并优化目标物识别时间、氧化石墨烯的浓度和反应时间等条件。实验结果表明:在优化的实验条件下,荧光偏振法(LOD=5 nmol/L)比荧光强度(LOD=50 nmol/L)的检出限更低,而荧光强度法更稳定。该方法具有较好的选择性,并实现对芹菜叶和湖水中啶虫脒的分析。