医用镍钛形状记忆合金表面改性--详细介绍

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 当前位置:店销书,专著 其他 其他 其他 医用镍钛形状记忆合金表面改性
   
医用镍钛形状记忆合金表面改性
作者:苏向东
书名:医用镍钛形状记忆合金表面改性
定价:¥ 89 元
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开本: 16K
标准书号: 978-7-03-067560-6
字数(千): 400
页数: 180
出版日期: 2021-2-26
发行号: TB-0758.0101
装帧: 精装
点击热度: 1750
最新印刷日期:    
 
编辑推荐
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获奖情况
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图书介绍
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  本书针对医用NiTi形状记忆合金表面改性开展研究工作,全书共11章,研究内容如下:研究NiTi形状记忆合金在体液、血液和口腔等不同体外模拟生理环境中的镍离子腐蚀溶出;计算NiTi形状记忆合金去合金化脱镍的热力学条件,提出去合金化脱镍的技术路线和脱镍的方法;研究纯钛、纯镍在钼酸盐溶液中的阳极极化特性,分析NiTi形状记忆合金在钼酸盐溶液中适宜的阳极氧化电位,在合金表面制备出氧化膜。利用层层静电自组装的方法,制备两种多层膜——聚乙烯亚胺(PEI)/肝素钠和壳聚糖/肝素钠,实现无机/有机材料的复合和药物肝素钠的表面负载。对低温去合金化脱镍处理后的NiTi形状记忆合金进行体外血液相容性和组织相容性评价;对所制备的多种膜层开展了溶血率实验、动态凝血时间实验、血小板黏附实验和细胞相容性评价实验。
  本书可供从事骨科、口腔、介入学行业及领域的科研工作者和医务工作者阅读,也可供高等院校相关师生学习参考。
 
前言
...........................................................................................................................................
  金属材料作为人体植入材料应用于医学领域已有200余年的历史。由于人体内是一个具有腐蚀性的特殊环境,会导致金属材料在人体内离子化,尤其是人们对于有害金属离子的微量溶解释放都是难以接受的,因此早期在医学应用的金属材料主要是不锈钢材料。发展至20世纪末,被大量应用的医用植入金属材料主要还是不锈钢,以及钴铬合金和钛及钛合金(Ti6Al4V),另外还有少量的锆、钽、铌和一些贵金属。随着经济水平的提高和人们对美好生活的日益向往,人们对生活质量和生存寿命提出了更高的要求和期望。由于NiTi形状记忆合金(NiTi shape memory alloy)具有优异的材料特性,因此非常有潜力应用于制备人体内长期植入的医用材料。20世纪80年代末开始对其医学应用的可行性开展基础研究,90年代末进入临床试验,目前它已在临床获得应用。NiTi形状记忆合金集感知与驱动为一体,具有特殊的形状记忆效应、超弹性和低弹性模量,因而使之能在介入治疗、骨外科、口腔整形外科等多个医学领域内发挥其他材料无法替代的重要作用,从起初在航空航天领域的应用转向在医用生物材料领域。随着NiTi形状记忆合金在临床上的应用逐步扩大,人们更加关心和重视合金中的镍元素对人体潜在的致敏、致炎和致癌等风险,因为该种合金中含有近50%(原子分数)的镍元素。1987年国际癌症研究中心将镍确认为第一类致癌物。虽然镍的致病机理目前仍然在研究与争论中,但是如果当NiTi形状记忆合金在人体内腐蚀溶解出超量的Ni2+时是具有细胞毒性的,会导致局部组织刺激反应或组织坏死,甚至会导致呼吸功能障碍和过敏反应;Ni2+也会抑制细胞增殖,存在潜在的致癌性。因此,研究探明合金中Ni2+的腐蚀释放机理,抑制、阻挡或消除其潜在的危害,进一步提高NiTi形状记忆合金长期植入的宿主安全性是目前临床应用中所关注的问题,也是需要继续深入研究的持久稳定性问题。
  本书在分析总结国内外医用NiTi形状记忆合金表面改性发展现状的基础上,阐述了NiTi形状记忆合金的腐蚀特性及Ni2+溶出的机理,并针对医用NiTi形状记忆合金表面改性的不同临床需要,研究讨论适宜于不同体内环境特点的合金表面改性技术,包括去合金化脱镍、表面电化学处理技术、层层自组装技术、溶胶凝胶法和热氧化法技术;最后分别评价了几种经过表面改性处理的NiTi形状记忆合金的血液相容性和细胞相容性。
  著者在撰写本书过程中得到了北京航空航天大学郝维昌教授、董平博士等的协助,以及兰州西脉记忆合金有限公司达国祖博士的帮助;由衷地感谢贵州科学院谭红研究员、陈传朴副研究员和贵州省土肥分析中心韩峰高级实验师等的大力支持;感谢贵州省新材料研究基地的黄健副研究员、李勇、谭春生、金开胜、杨儒鑫、李鹏、孙林林、张爱军、米谢平等工程师对本书所涉及研究工作的帮助。
  受作者水平所限,书中不妥之处在所难免,恳请广大读者批评指正。

                                                       著  者     
                                                  2020年3月于贵阳
 
图书目录
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第1章  绪论    1
1.1  金属的形状记忆效应与NiTi形状记忆合金    2
1.1.1  NiTi形状合金的形状记忆效应与超弹性    2
1.1.2  NiTi形状合金形状记忆效应及超弹性机理    4
1.1.3  NiTi形状记忆合金的价电子结构    5
1.1.4  NiTi形状记忆合金的基本性能    6
1.1.5  NiTi形状记忆合金的熔炼及加工    7
1.2  生物材料及NiTi形状记忆合金生物相容性    7
1.2.1  生物材料的性能要求    8
1.2.2  医用金属材料的生物相容性    9
1.2.3  NiTi形状记忆合金的生物相容性及临床医学应用    10
1.2.4  NiTi形状记忆合金医学应用障碍——Ni2+对人体潜在的危害    11
1.3  国内外医用NiTi形状记忆合金表面改性    13
第2章  NiTi形状记忆合金的腐蚀特性及Ni2+溶出    16
2.1  NiTi形状记忆合金表面组织结构特征    16
2.2  无机酸中NiTi形状记忆合金的腐蚀特性    17
2.2.1  盐酸溶液中的腐蚀    18
2.2.2  硝酸溶液中的腐蚀    20
2.2.3  硫酸溶液中的腐蚀    21
2.2.4  混合无机酸中的腐蚀    25
2.3  有机酸中NiTi形状记忆合金的腐蚀特性    25
2.4  混合溶液体系中NiTi形状记忆合金的腐蚀特性    26
2.5  NiTi形状记忆合金在模拟生理环境中的腐蚀    28
2.5.1  不同模拟生理液pH对Ni2+腐蚀溶出的影响    28
2.5.2  模拟生理环境中Cl­浓度对Ni2+腐蚀溶出的影响    32
2.5.3  NiTi形状记忆合金腐蚀机理探讨    33
本章小结    34
第3章  NiTi形状记忆合金表面去合金化脱镍    35
3.1  NiTi形状记忆合金去合金化热力学分析    35
3.1.1  去合金化的理论依据    35
3.1.2  NiTi形状记忆合金去合金化脱镍热力学分析    36
3.2  NiTi形状记忆合金表面去合金化脱镍剂    43
3.2.1  氧化剂E­pH平衡图    43
3.2.2  配合物的影响    44
3.3  NiTi形状记忆合金表面氨络氧化法脱镍动力学过程    46
3.3.1  NiTi形状记忆合金中镍的溶出率    46
3.3.2  NiTi形状记忆合金中镍溶解的表观活化能    48
3.4  去合金化对NiTi形状记忆合金表面性质的影响    50
3.4.1  表面形貌分析    51
3.4.2  表面物相分析    52
3.4.3  XPS表面深度元素分析    53
3.4.4  表面元素AES深度分析    56
3.4.5  傅里叶变换红外光谱分析    56
3.4.6  表面纳米力学性能测试    57
3.4.7  在模拟生理液中耐蚀性能测试    58
3.4.8  表面生物活性实验    59
3.5  NiTi形状记忆合金表面去合金化脱镍机理分析    60
本章小结    61
第4章  NiTi形状记忆合金电化学处理及表面性质    63
4.1  NiTi形状记忆合金阳极氧化制备氧化膜及其性质    63
4.1.1  NiTi形状记忆合金阳极氧化成膜动力学过程    64
4.1.2  NiTi形状记忆合金阳极氧化膜的表征    66
4.1.3  模拟生理环境中合金的腐蚀电位测试    69
4.2  NiTi形状记忆合金电化学去合金化脱镍研究    69
4.2.1  NiTi形状记忆合金表面电化学去合金化脱镍    70
4.2.2  电化学去合金化脱镍对NiTi形状记忆合金表面性质的影响    71
4.2.3  NiTi形状记忆合金表面电化学去合金化脱镍机理    75
4.3  NiTi形状记忆合金表面电化学阴极沉积氧化钛    76
4.3.1  氧化钛的阴极电沉积原理    77
4.3.2  阴极电流密度对表面膜层形成的影响    77
4.3.3  阴极电沉积时间参数的优化    78
4.3.4  溶液pH和 浓度对阴极电沉积的作用    79
4.3.5  NiTi形状记忆合金阴极沉积氧化钛膜层的表面特性    81
4.3.6  NiTi形状记忆合金阴极沉积氧化钛膜层在模拟体液中的耐蚀性    84
4.3.7  NiTi形状记忆合金阴极沉积氧化钛膜的生物活性实验    84
本章小结    85
第5章  NiTi形状记忆合金表面层层静电自组装法改性    86
5.1  PEI/肝素钠和壳聚糖/肝素钠基本性质    86
5.2  多层膜的表面形貌    88
5.3  多层膜的结构特征    89
5.3.1  红外光谱    89
5.3.2  拉曼光谱    91
5.4  多层膜的表面硬度    91
5.5  多层膜的浸润特性    93
5.6  多层膜的抗腐蚀性能    94
本章小结    95
第6章  NiTi形状记忆合金表面溶胶凝胶法与热氧化法改性    96
6.1  TiO2改性膜层的形貌    96
6.2  TiO2改性膜层的结构特征    97
6.2.1  表面元素组成    97
6.2.2  物相测试    99
6.2.3  红外光谱    100
6.2.4  拉曼光谱    100
6.3  TiO2改性膜层的表面硬度    101
6.4  TiO2改性膜层的浸润特性    102
6.5  TiO2改性膜层的抗腐蚀性能    103
本章小结    103
第7章  TiO2/肝素钠复合膜层的制备与性能    105
7.1  TiO2/肝素钠复合膜层的表面形貌    105
7.2  TiO2/肝素钠复合膜层的结构特征    106
7.2.1  表面元素组成    106
7.2.2  红外光谱    107
7.2.3  拉曼光谱    108
7.3  TiO2/肝素钠复合膜层的表面硬度    109
7.4  TiO2/肝素钠复合膜层的浸润特性    109
7.5  TiO2/肝素钠复合膜层的抗腐蚀性能    110
7.6  理化性能测试    111
本章小结    113
 
第8章  表面去合金化改性NiTi形状记忆合金的血液相容性分析    114
8.1  溶血率实验结果及统计学分析    114
8.2  体外动态凝血时间    116
8.3  血小板黏附实验    118
8.4  接触角的测量    120
8.5  NiTi形状记忆合金表面血液相容性分析    121
本章小结    124
第9章  表面去合金化改性NiTi形状记忆合金细胞相容性研究    125
9.1  真皮干细胞分离培养    125
9.1.1  细胞形态学观察    125
9.1.2  细胞免疫化学结果    126
9.1.3  分析讨论    127
9.2  NiTi形状记忆合金表面改性前后与真皮干细胞体外培养    128
9.2.1  细胞生长    128
9.2.2  细胞培养液中羟脯氨酸及碱性磷酸酶测定    129
9.2.3  细胞培养液中Ni2+含量测定    130
9.3  NiTi形状记忆合金表面组织相容性分析    130
本章小结    132
第10章  NiTi形状记忆合金表面改性复合膜层的血液相容性评价    134
10.1  溶血率实验    134
10.2  动态凝血时间实验    135
10.3  血小板黏附实验    137
10.4  血液相容性综合评价    141
本章小结    145
第11章  NiTi形状记忆合金表面改性复合膜层的细胞相容性评价    147
11.1  细胞培养    147
11.2  细胞生长形态的观察    148
11.2.1  差相显微镜观察    148
11.2.2  苏木精­伊红染色法    150
11.2.3  SEM观察    152
11.3  细胞生长数量的评价    154
11.4  细胞生长质量的评价    157
11.4.1  碱性磷酸酶指标    157
11.4.2  羟脯氨酸指标    159
11.5  细胞凋亡评价    161
本章小结    163
参考文献    164
附录  医学器械与应用实例图片    171
 
 
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