鈦表面誘導(dǎo)和控制磷灰石多晶形成的研究.pdf

1、鈦金屬由于良好的物理性能和生物相容性而被廣泛用作人工關(guān)節(jié)、骨、牙種植體。鈦表面改性方法有噴砂、酸刻蝕、堿熱處理、微弧氧化、等離子噴涂、濺射鍍膜等。鈦表面制備羥基磷灰石涂層是研究比較多的一種方法，但在植入過(guò)程中，整體涂層容易與基體發(fā)生脫落，導(dǎo)致種植失敗；此外，等離子噴涂、離子注入、濺射鍍膜等方法設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜。
　　 本文旨在通過(guò)傳統(tǒng)、操作簡(jiǎn)單的溶膠凝膠、燒結(jié)鍍膜和堿處理方法對(duì)鈦金屬表面進(jìn)行改性，在模擬體液中誘導(dǎo)磷灰石多晶形成

2、。在鈦金屬表面預(yù)制一定密度的生物活性位點(diǎn)，取代整體涂層與基體的脆性界面，直接引導(dǎo)骨組織與鈦金屬基體結(jié)合，實(shí)現(xiàn)材料與骨組織的骨性結(jié)合。
　　 采用四水硝酸鈣、硝酸鈉、正硅酸乙酯、乙醇、硼酸鈉配制溶膠溶液，鈦片浸漬拉膜并燒結(jié)。當(dāng)工藝為：浸漬時(shí)間10mm、燒結(jié)開(kāi)始溫度100℃、預(yù)干燥時(shí)間20min、升溫速率20℃/min、燒成溫度650℃、保溫時(shí)間30min、降溫時(shí)間10min時(shí)，鈦表面可制備得分布均勻，覆蓋完整，無(wú)開(kāi)裂的Ti-Si-

3、Ca-Na-O涂層，涂層晶粒尺寸為200nm左右。將所制得的Ti-Si-Ca-Na-O涂層在模擬體液中浸泡7天后，鈦表面涂層發(fā)生溶解，同時(shí)有細(xì)長(zhǎng)裂紋出現(xiàn)，無(wú)磷灰石多晶形成。結(jié)果表明：鈦表面制備致密氧化層誘導(dǎo)磷灰石效果不理想。
　　 采用砂紙打磨、氫氧化鈉處理鈦表面在模擬體液中誘導(dǎo)磷灰石沉積，研究氫氧化鈉濃度、鈦表面平均粗糙度、噴砂及預(yù)鈣化對(duì)磷灰石多晶形成的影響。結(jié)果表明：(1)5mol/L氫氧化鈉處理的鈦表面在模擬體液中浸泡兩天

4、后，表面形成球狀磷灰石多晶，平均粒徑達(dá)到3.151μm，晶粒間距為0-6μm。而3mol/L氫氧化鈉處理的鈦表面在模擬體液中浸泡2天后無(wú)磷灰石出現(xiàn)，3天后，表面形成花瓣?duì)盍谆沂嗑ВЯＦ骄竭_(dá)到4.81μm，晶粒間距為0-16μm。(2)不同表面平均粗糙度的鈦基片在模擬體液中浸泡3天后，表面都形成了一定密度分布的磷灰石多晶。500目砂紙打磨鈦基片(S5)和800目砂紙打磨的鈦基片(S8)表面生成由片狀結(jié)晶組成的磷灰石微球，微球表面蓬

5、松有微孔結(jié)構(gòu)。1000目砂紙打磨的鈦基片(S10)表面生成由顆粒狀結(jié)晶組成的磷灰石微球，表面光滑，結(jié)構(gòu)密實(shí)。通過(guò)計(jì)算得，S5：鈦表面平均粗糙度Ra=0.646μm，磷灰石平均粒徑R=3.23μm，鈦表面覆蓋率r=72.5％；S8：Ra=0.348μm，R=0.821μm，r=12.14％；S10：Ra=0.188μm，R=4.81μm，r=50.53％。(3)經(jīng)砂紙打磨-噴砂-酸堿處理的鈦表面在模擬體液中誘導(dǎo)磷灰石沉積。結(jié)果表明：噴砂處

6、理引入了雜質(zhì)Si、Al。在模擬體液中浸泡3天后，未鈣化的P組試樣坑蝕被填充，有球狀物出現(xiàn)。鈣化后得到的G組試樣，表面平整有顆粒物。在模擬體液中浸泡3天后，相比P組試樣，G表面沉積層較厚，顆粒包藏在其中，預(yù)鈣化加速了磷灰石晶核的形成。在模擬體液中浸泡7天后，P組試樣表面Ca/P達(dá)到2.78，G組試樣表面Ca/p達(dá)到2.89，都遠(yuǎn)超過(guò)羥基磷灰石的鈣磷比1.67，同時(shí)檢測(cè)到大量Si原子的存在，拉曼光譜證實(shí)硅氧基團(tuán)的存在。說(shuō)明有一部分Ca與Si