鈦種植體表面不同孔隙結構微弧氧化薄膜制備及鈣磷沉積.pdf

1、表面活化改性可改善鈦種植體的生物活性與生物相容性，保護其不受體液腐蝕等因素的影響；同時還可縮短植入后的愈合期，提高骨整合效果。本課題將微弧氧化(MAO)和磁控濺射(MS)兩種技術結合應用，一方面采用微弧氧化技術在鈦表面制備多孔膜，通過調控微弧氧化電解液的成分及微弧放電過程中的單脈沖能量，獲得孔徑50μm的大尺寸孔隙，構建有利于成骨細胞長入及形成高強度結合界面的復雜孔結構；另一方面采用磁控濺射技術對多孔薄膜進行表面鈣磷活化，提高其生物活性

2、。此外，采用SEM、EDS及XRD對多級微孔結構微弧氧化膜的微觀形貌、化學成分及相組成進行表征；使用渦流測厚儀、粗糙度測試儀和劃痕儀對膜層的厚度、粗糙度和結合力進行研究；采用表面張力測量儀測定膜層的潤濕角。最后，通過模擬體液浸泡實驗研究磁控濺射處理對多孔膜活化的效果。
　　 結果表明：采用局部溶解的方法可以將傳統(tǒng)微弧氧化工藝形成的尺寸約1-2μm的小孔隙薄膜進行局部孔隙的溶解與整合，獲得孔徑約50μm的大孔，為大尺寸骨細胞的生長

3、提供了有利的多孔結構。相比之下，傳統(tǒng)微弧氧化工藝僅能制備出小孔隙薄膜，而高能量法則使薄膜產生大量裂紋和剝脫。局部溶解法制備的具有多級微孔結構的微弧氧化薄膜的結合力約為55N，接近傳統(tǒng)微弧氧化膜層的結合力，說明局部溶解未影響膜基結合。此外，多級微孔結構薄膜的粗糙度和表面能均有所提高，因而有助于Ca、P沉積和細胞生長。外加電壓和溶液種類影響局部溶解法制備的大孔隙薄膜的微觀結構。當外加電壓達到初期小孔隙薄膜的起弧電壓(300V)時，才能有效溶

4、解形成大尺寸孔隙；但是，外加電壓過高導致過度溶解，損害膜層的多孔結構。與NaOH溶液相比，NaCl溶液的微區(qū)溶解作用過強，不適宜局部大尺寸孔隙的制備。在外加電場作用下，具有強烈溶解與腐蝕性的OH-等離子在初期小孔隙微弧氧化薄膜上形成微區(qū)富集，到達一定濃度的吸附離子改變了吸附位置的薄膜性質，使該處薄膜的溶解速度遠大于其他區(qū)域，從而形成大尺寸孔隙。在微弧氧化多孔膜表面磁控濺射鈣磷元素并經過退火處理后，膜層表面生成了部分晶化的Ca4P2O鈣磷