自生納米級二氧化鈦顆粒-鈦合金生物材料制備及生物學(xué)特性.pdf

1、生物相容性是鈦基生物醫(yī)用材料研究中應(yīng)首先考慮的重要問題之一.為了提高材料的生物相容性,本研究對自制的鈦基體進行了二氧化鈦涂層的制備和表面堿液生物活化處理的研究,并采用模擬體液培養(yǎng)實驗和細胞培養(yǎng)實驗評價了表面改性后材料的生物相容性和生物活性,對基體以及表面改性后材料的組織形貌、相組成和生物相容性進行了觀察、分析與評估.采用非自耗真空電弧凝殼爐熔煉鈦及鈦合金,并對鈦合金的組織及性能進行觀察和測定,分析了電弧爐熔煉鈦合金的結(jié)晶特點.實驗中選用

2、的合金元素有Mo、Nb、Zr、Fe等,均為β穩(wěn)定元素.鈦及其合金具有良好的抗蝕性和生物相容性與其表面的氧化膜TiO<,2>有關(guān),基于此,采用不同工作介質(zhì)條件制備了二氧化鈦涂層.本研究采用包埋燒結(jié)法分別在常壓和真空條件下在鈦合金試樣上制備二氧化鈦功能涂層,并對涂層的表面形貌和相組成進行了分析.發(fā)現(xiàn)制備的二氧化鈦功能涂層中晶粒尺寸為微米級,晶型主要為金紅石型二氧化鈦,表面粗糙度值大小不一.涂層的表面粗糙度對于材料的生物活性有直接影響.為了改

3、變涂層表面的粗糙度,實驗中從改變涂層粉末的粒度入手,以鈦酸丁酯為原料,通過醇鹽水解法制備了納米級銳鈦礦型TiO<,2>超細粉,粒徑約為5~10nm,而普通二氧化鈦粉體的粒徑多在100nm左右.用納米二氧化鈦粉包埋鈦合金試樣燒結(jié)制備的涂層表面粗糙度值Ra在2.1~2.3um之間,相對于普通二氧化鈦粉包埋燒結(jié)的涂層來說,粗糙度較低.納米二氧化鈦涂層的晶粒直徑在50nm~70nm之間,偶有小于50nm的小晶粒.除了在鈦合金表面制備涂層外,還嘗

4、試了對鈦合金基體表面直接采用堿液處理的方法進行表面生物活化.具體為運用統(tǒng)計學(xué)原理,在不同溫度下(60℃~100℃)用不同濃度(5M~10M)的氫氧化鈉溶液處理不同的鈦合金基體,以確定最佳的生物活化處理條件.利用模擬體液培養(yǎng)實驗對表面改性后材料的生物相容性和生物活性進行了評估.在培養(yǎng)相同的時間后,發(fā)現(xiàn)納米TiO<,2>/Ti合金沉積磷灰石的能力最強.不同表面改性方法的SBF培養(yǎng)結(jié)果比較為:納米二氧化鈦涂層>堿液處理方法>常壓下燒結(jié)二氧化鈦