溶膠——凝膠浸提法與脈沖電化學(xué)沉積法在多孔鈦表面制備Ag-HA復(fù)合涂層.pdf

1、鈦及鈦合金由于在生物環(huán)境下具備良好的機(jī)械性能、抗腐蝕能力和生物相容性,已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于制造植入器件和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備,例如髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、牙科植入體等。但是金屬鈦表現(xiàn)出的生物惰性使得人體骨組織難以與它直接結(jié)合。另外,塊狀金屬鈦植入體的楊氏模量(90—110GPa)與人體自然骨的楊氏模量(0.3-30 GPa)相差較多。這會(huì)引起嚴(yán)重的應(yīng)力彎曲并最終導(dǎo)致骨質(zhì)再吸收,植入體脫落等問題。如果把鈦植入體制作成多孔狀就可以通過調(diào)節(jié)多孔鈦的孔隙度來間接

2、的調(diào)節(jié)植入體的楊氏模量,使其盡量與人體自然骨相接近。另外,研究表明,與塊狀植入體相比,多孔鈦與骨的結(jié)合強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于塊狀植入體與骨的結(jié)合強(qiáng)度。這是因?yàn)樯餇I養(yǎng)成分可以自由通過多孔鈦內(nèi)部并為長入多孔鈦內(nèi)部的骨組織提供養(yǎng)分,有利于在多孔鈦內(nèi)部長入骨組織。這種類似于內(nèi)鎖結(jié)構(gòu)的結(jié)合將明顯提高多孔鈦與骨的結(jié)合強(qiáng)度。如果在多孔鈦表面制備具有生物活性的羥基磷灰石(HA)涂層,并用納米銀(Ag)賦予涂層一定的抗菌能力,就可以得到兼容優(yōu)良機(jī)械性能、抗感染和

3、生物相容性的生物醫(yī)用植入材料。
　　 本研究通過泡沫復(fù)制粉末冶金法制備多孔鈦。鈦粉粒徑為30μm左右,浸漿干燥后首先經(jīng)過400℃馬弗爐燒結(jié)去除聚氨酯泡沫。再經(jīng)歷2小時(shí)1300℃真空燒結(jié)就可以得到強(qiáng)度和通孔率較高,孔徑尺寸理想的多孔鈦支架。
　　 目前,制備Ag／HA復(fù)合涂層的方法較多,例如等離子噴涂法,磁控濺射法等。但是大多數(shù)方法屬于線性方法,不能夠在形狀復(fù)雜基底(如多孔鈦)內(nèi)外表面同時(shí)制備Ag／HA復(fù)合涂層。而溶膠-凝

4、膠浸提法和脈沖電化學(xué)沉積法是兩種能夠順利在多孔鈦內(nèi)外表面制備均勻連續(xù)Ag／HA復(fù)合涂層的方法。本研究溶膠-凝膠浸提法中,在150ml的羥基磷灰石凝膠中加入不同質(zhì)量的硝酸銀,充分溶解后浸提多孔鈦。干燥后600℃燒結(jié)即可得到Ag／HA復(fù)合涂層。脈沖電化學(xué)沉積過程當(dāng)時(shí),電解液中[Ca2+]=5.0mmol／l,[PO43-]=3.0 mmol／l；pH=4.0；沉積時(shí)間=2小時(shí)；脈沖電位=-2V。在電解液中加入不同質(zhì)量的硝酸銀即可控制Ag／H

5、A復(fù)合涂層中的納米銀顆粒含量。通過掃描電子顯微鏡,X射線衍射儀,EDS能譜儀等檢測發(fā)現(xiàn),兩種方法都能夠在多孔鈦內(nèi)外表面同時(shí)制備均勻連續(xù)的復(fù)合涂層。不同的是溶膠-凝膠浸提法所得涂層厚度較高,大概在30μm左右,涂層呈疏松狀；脈沖電化學(xué)沉積法所得涂層厚度保持在10μm左右,涂層整體較為緊致。EDS能譜檢測發(fā)現(xiàn),兩種方法所得涂層中的納米銀都能夠均勻分布。
　　 體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),溶膠-凝膠浸提法所得Ag／HA1.6復(fù)合涂層對細(xì)胞增