采用宽带激光熔覆技术,梯度设计的思想,添加不同含量稀土氧化物Nd2O3来提高复合涂层生物活性的方法,在TC4钛合金表面制备了含HA+β-TCP的稀土梯度生物活性陶瓷涂层.使用MG63人成骨细胞与Nd2O3活性梯度涂层体外共培养,用MTT法测定成骨细胞碱性磷酸酶含量和通过SEM观察MG63细胞在活性涂层表面上的伪足生长情况.结果表明:稀土梯度生物活性陶瓷涂层碱性磷酸酶(ALP)的表达量均高于TC4合金和未加入Nd2O3的陶瓷涂层,成骨活性较好;成骨细胞向骨细胞分化能力是逐渐增强的;成骨活性与不同含量的Nd2O3合成的HA+β-TCP的数量密切相关,当Nd2O3的添加量为0.6wt.%时,具有最佳的成骨性能;生物活性复合涂层不仅能引起细胞的粘附生长,更重要的是能够促进细胞的定向分化,且统计学分析表明ALP含量具有明显的显著性.稀土活性梯度陶瓷涂层材料表面细胞伪足生长更旺盛,具有更好的生物相容性.
稀土氧化物Nd2O3 宽带激光熔覆 碱性磷酸酶 伪足生长 生物活性 rare earths oxide Nd2O3 wide-band laser cladding alkaline phosphatase pseudopodia growth bioactivity
内蒙古包头师范学院 物理科学与技术学院，内蒙古 包头014030
对液晶新性能的研究是当前的研究热点。通过非线性数值拟合研究掺杂纳米稀土氧化物Nd2O3聚合物分散液晶(PDLC)在实验给定驱动电压范围20 V~30 V以及在紫外335 nm~375 nm范围内的透射率，给出了符合此实验数据的函数关系，即为一个正弦函数之和的形式。拟合结果中最小相关系数(R)为0.999 8，最大均方误差(RMSE)为0.057。另一方面，通过对吸收带峰值的位置和趋势随着驱动电压的变化进行数学拟合,得到2个数学函数，函数关系为二次多项式的形式。拟合结果的和方差(SSE)分别为1.292e-026和3.944e-030，相关系数均为1。拟合结果表明：数学拟合结果和实验数据接近吻合，能够为进一步研究掺杂纳米Nd2O3聚合物分散液晶(PDLC)在20 V~30 V驱动电压下的紫外电光特性提供一定的理论依据。
稀土氧化物Nd2O3 纳米粒子 聚合物分散液晶(PDLC) 电光特性 非线性数值拟合 thulium oxide Nd2O3 nanoparticles polymer dispersed liquid crystals(PDLC) electro-optics characteristics nonlinear numerical fitting
采用宽带激光熔覆技术，通过加入不同含量的稀土氧化物Nd2O3来提高激光熔覆生物陶瓷涂层的生物活性，在TC4钛合金表面制备了含HA+β-TCP的稀土活性梯度陶瓷涂层。使用体外人成骨细胞MG63与Nd2O3稀土活性梯度陶瓷材料共培养，用四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色(MTT)法分析细胞增殖情况和通过SEM观察MG63细胞在稀土活性梯度陶瓷涂层材料上的粘附、生长情况。结果表明： Nd2O3稀土活性梯度陶瓷表面的细胞生长旺盛、细胞形态正常，活性涂层细胞相容性良好;涂层表面的HA+β-TCP钙磷基活性陶瓷相数量影响着成骨细胞的增殖，含有Nd2O3的生物陶瓷涂层比TC4钛合金的细胞相容行好，且含有w(Nd2O3)＝0.4%、w(Nd2O3)＝0.6%的生物陶瓷涂层表面成骨细胞繁殖最快;稀土活性梯度陶瓷材料不仅能够引起细胞的粘附生长，更重要的是要能够促进成骨细胞的定向分化。
稀土氧化物Nd2O3 宽带激光熔覆 细胞增殖 生物活性 rare earths oxide Nd2O3 wide-band laser cladding cell proliferation bioactivity
1 河南石油勘探局安全环保监察处, 河南 南阳 473132
2 贵州交通职业技术学院, 贵州 贵阳 550008
为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热裂纹, 提高涂层与基材的结合强度, 设计了一种梯度稀土生物陶瓷涂层, 采用宽带激光熔覆技术,在TC4钛合金表面制备了含HA＋β－TCP活性相的稀土活性梯度生物陶瓷复合涂层。利用SEM 、XRD分析手段对涂层形貌、相组成进行了研究; 通过模拟体液(SBF)浸泡实验(浸泡7 、14 d)考察了生物陶瓷涂层的生物活性; 利用电化学分析仪测试了生物活性陶瓷涂层的耐腐蚀性。结果表明, 当稀土氧化物Nd2O3添加量为w(Nd2O3)＝0.6%时, 宽带激光熔覆过程中催化合成HA＋β－TCP活性相的数量最多, 具有优异的表面形貌; 当稀土氧化物Nd2O3添加量为w(Nd2O3)＝0.6%时, 梯度稀土生物陶瓷涂层在SBF中浸泡不同时间点后表面沉积的类骨磷灰石相数量均较未加入Nd2O3的梯度生物陶瓷涂层多, 具有最好的生物活性, 且耐腐蚀性最佳。
宽带激光熔覆 梯度生物陶瓷涂层 稀土氧化物Nd2O3 生物活性 wide-band laser cladding gradient bioceramic coating rare earths oxide Nd2O3 bioactivity
针对目前生物活性陶瓷涂层存在的问题, 设计了一种梯度涂层, 采用宽带激光熔覆技术, 通过加入不同含量的稀土氧化物 Nd2O3来提高激光熔覆生物陶瓷涂层的生物相容性, 在 Ti-6Al-4V合金表面制备了含 HA+茁-TCP的稀土活性梯度陶瓷涂层。利用 SEM、XRD对活性涂层组织结构进行了研究。采用体外人成骨细胞与材料共培养的方法, 对梯度活性陶瓷涂层进行了细胞形态实验。结果表明: Nd2O3含量的不同, 对涂层催化效果不一样, 使得复合涂层呈现形态各异的表面特征, 但涂层表面都具有一定的粗糙度, 将增加生物陶瓷涂层与骨组织的生物相容性; 稀土氧化物 Nd2O3在激光熔覆生物陶瓷过程中具有催化合成 HA+茁-TCP的作用, 当 w(Nd2O3)＝0.6豫时, 诱导合成 HA+茁-TCP的数量最多; 含稀土氧化物 Nd2O3的涂层对成骨细胞无毒副作用, 当 w(Nd2O3)＝0.6豫时染色呈正常梭形状态的细胞数目最多, 具有最佳的生物相容性。
稀土氧化物 Nd2O3 宽带激光熔覆 梯度涂层 涂层形貌 生物相容性 rare earth oxide Nd2O3 wide-band cladding gradient bioceramic coating coating morpholgies biocompatibility
1 贵州大学材料与冶金学院， 贵州 贵阳 550003
2 贵州省材料结构与强度重点实验室， 贵州 贵阳 550003
3 四川大学生物材料工程研究中心， 四川 成都 610064
为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力，提高涂层与基材的结合强度，设计了一种稀土活性生物梯度陶瓷涂层，采用宽带激光熔覆技术，在TC4合金上制备了含HA+β-TCP稀土活性梯度生物陶瓷复合涂层。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、模拟体液（SBF）以及电化学分析仪等手段对涂层组织结构、生物活性及耐腐蚀性进行了研究。结果表明，生物活性稀土梯度涂层分为基材、合金化层以及生物陶瓷层3个层次，且各梯度层之间均为良好的化学冶金结合；稀土氧化物Nd2O3在宽带激光熔覆生物陶瓷的过程中具有催化合成HA+β-TCP的作用，且当Nd2O3质量分数为0.6%时，催化合成HA+β-TCP的量最多；当Nd2O3质量分数为0.4%～0.6%时，涂层的耐腐蚀性最好且涂层表面沉积的磷灰石相的量最多，具有最佳的生物活性。
激光加工 宽带激光熔覆 稀土氧化物Nd2O3 梯度涂层 生物活性 耐腐蚀性
