鈦基植入體材料表面生物活化處理研究.pdf

1、鈦及其合金因其良好的生物相容性和力學(xué)性能被作為植入體而廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域。短時間內(nèi)使植入體與周圍骨組織發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能上的“骨整合”是保證植入體種植成功的關(guān)鍵。然而未經(jīng)表面活化處理的鈦基植入體，其表面活性較低，臨床應(yīng)用時骨整合周期長，因此為縮短骨整合周期，提高植入成功率，要對鈦基植入體表面進行生物活化處理。
　　本課題研究了傳統(tǒng)的大顆粒噴砂酸蝕法（Trad-SLA），并對其進行優(yōu)化，開發(fā)了改良的噴砂-酸蝕法（Mod-SLA）、噴

2、砂-陽極氧化法(AO-SLA)、噴砂-酸蝕-堿蝕法（AE-SLA）和噴砂-酸蝕復(fù)合雙氧水處理（H2O2-SLA）法，在光滑α-Ti基體上制備了（超）親水性表面。利用SEM、EDS、XRD、XPS、AFM和接觸角測量等多種檢測方法對試樣的表面結(jié)構(gòu)、性能和耐久性進行了表征；采用骨髓間充質(zhì)干細胞（hBMSCs）對不同表面進行了體外細胞學(xué)行為研究，探討了成骨細胞在不同活化表面的響應(yīng)機制；最后通過對比分析α-Ti，α+β-Ti和β-Ti在不同電解

3、液中電化學(xué)行為的差別，對α+β-Ti進行了表面生物活化處理并給出了最優(yōu)化的改性工藝。
　　Mod-SLA用有機酸代替無機混酸，在α-Ti表面構(gòu)造出具有微納復(fù)合型孔洞結(jié)構(gòu)的典型SLA表面形貌，且有更豐富的納米級結(jié)構(gòu)，表面粗糙度為2.21μm；AO-SLA在表面孔洞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上附加納米級的三維網(wǎng)絡(luò)狀多孔鈦結(jié)構(gòu)，使表面親水性得到提高，粗糙度為2.14μm。這兩種處理方法都在試樣表面形成了銳鈦礦型的TiO2。AE-SLA方法在α-Ti表面

4、構(gòu)造了三維纖維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，粗糙度為2.02μm，處理后在表面產(chǎn)生了一定厚度的鈦酸鈉凝膠層，有大量的親水活性基團Ti-OH，使表面具有超親水性，且耐久性能良好；H2O2-SLA在表面構(gòu)造了納米級的針狀結(jié)構(gòu)，粗糙度為2.03μm，處理后在表面形成一定厚度的二氧化鈦凝膠層，表面也具有超親水性能，且耐久性極佳，在空氣中保存6個月以上仍然維持其表面的超親水性能。體外細胞實驗表明，活化后的表面都可以促進細胞在表面的粘附，具有更多納米結(jié)構(gòu)的超親水表面

5、不僅可以加快細胞在表面的粘附速度而且可以使得細胞與表面的粘附更加牢固；具有更多微米級孔洞結(jié)構(gòu)和較大粗糙度的表面更能促進細胞的增殖，而具有凝膠層的超親水表面則能更好的促進細胞的分化。電化學(xué)測試顯示α+β-Ti無論在無機混酸、有機酸溶液還是堿液中都具有最好的耐腐蝕性，因此調(diào)整酸蝕工藝來獲得具有微納復(fù)合的多孔結(jié)構(gòu)的α+β-Ti表面，由于腐蝕優(yōu)先發(fā)生在α相和β相的相界處，因此形成的孔洞內(nèi)部有納米級的層片狀組織存在。AE-SLA處理后α+β-Ti