復(fù)合氧化法制備鈦基金屬表面生物活性膜的研究.pdf

1、自然生成的鈦氧化膜是生物惰性的，為賦予鈦生物活性，通常對(duì)表面氧化膜進(jìn)行改性。在本論文中，為了阻止金屬離子向體液中游離和改善純鈦植入體的生物活性，采用一種新的復(fù)合氧化法，即將預(yù)陽(yáng)極氧化及微弧氧化相結(jié)合的方法，對(duì)純鈦進(jìn)行表面改性。并采用模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)和成骨細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究了表面改性后材料的生物活性。對(duì)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(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。 本文首先采用陽(yáng)極預(yù)氧化對(duì)鈦表面進(jìn)行預(yù)處理，在此階段找出適合的

2、工藝參數(shù)(陽(yáng)極氧化電壓為50V，氧化時(shí)間10分鐘)與電解液(磷酸)。SEM觀察到在鈦外表面形成了一層孔徑在1μm，而內(nèi)表面還有一層致密的氧化膜，這層氧化膜可以有效地阻止金屬離子的溶出，為最后制備出大孔層-小孔層-基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)氧化涂層奠定了基礎(chǔ)。XRD分析表明陽(yáng)極預(yù)氧化條件下氧化涂層中無(wú)結(jié)晶態(tài)的TiO2形成，可能是陽(yáng)極氧化的低電壓使TiO2沒(méi)達(dá)到晶體轉(zhuǎn)化溫度，氧化涂層以無(wú)定型的TiO2存在。 微弧氧化對(duì)陽(yáng)極預(yù)氧化后的鈦表面進(jìn)一步

3、改性，通過(guò)調(diào)節(jié)電解液的組分使鈣元素、磷元素引入到氧化涂層中，制備出只含鈣、只含磷與含鈣磷的三種不同成分的復(fù)合氧化涂層。并分別找出適宜的工藝參數(shù)與電解液。含鈣樣選定醋酸鈣作電解液，含磷樣選定β-甘油磷酸鈉作電解液，含鈣磷樣選定醋酸鈣+β-甘油磷酸鈉作電解液。通過(guò)EDX分析，確認(rèn)鈣、磷元素進(jìn)入到氧化涂層內(nèi)，并探討了鈣磷元素進(jìn)入氧化涂層的機(jī)制。XRD分析表明含鈣的鈦氧涂層與含鈣磷的鈦氧涂層內(nèi)都有金紅石型TiO2與銳鈦礦型TiO2，而含磷的鈦氧

4、涂層只含有銳鈦礦型TiO2。通過(guò)SEM觀察到，三種試樣表面都呈多孔結(jié)構(gòu)，含鈣磷樣表面孔徑較大(5μm)，呈網(wǎng)狀分布；含鈣樣表面孔徑較小(3μm)，呈網(wǎng)條狀分布；含磷樣表面孔最小(1μm)，呈鱗片狀分布。；三種試樣的接觸角測(cè)試結(jié)果表明：三種試樣表面能均大于純鈦對(duì)照樣，含鈣磷樣表面能最大，含磷表面能次之，含鈣表面能最小。 利用仿生礦化法沉積羥基磷灰石和成骨細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)表征材料表面的生物活性。在1.5倍的模擬體液中浸泡含鈣樣、含鈣磷樣，

5、通過(guò)sherre公式計(jì)算出羥基磷灰石平均晶粒尺寸約為43納米。在此過(guò)程中，考察了牛血清白蛋白添加入模擬體液對(duì)材料表面沉積羥基磷灰石的影響，發(fā)現(xiàn)小牛血清的添加可以加速羥基磷灰石的沉積，并且細(xì)化了羥基磷灰石晶粒(約13納米)。含鈣樣、含磷樣、含鈣磷樣表面成骨細(xì)胞培養(yǎng)表明：經(jīng)復(fù)合氧化處理后的樣品表面與鈦相比可以提高細(xì)胞的粘附生長(zhǎng)及分化，含鈣磷樣的表面對(duì)細(xì)胞粘附生長(zhǎng)與分化最為有利，含鈣樣次之，含磷樣在三者之中最差。說(shuō)明利用這一復(fù)合氧化技術(shù)可以制