電化學(xué)法在鈦表面制備非晶態(tài)磷酸鈣涂層及其轉(zhuǎn)變機(jī)理的研究.pdf

1、本文對(duì)電化學(xué)法在金屬鈦表面沉積非晶態(tài)磷酸鈣(ACP)涂層進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，通過(guò)控制過(guò)程參數(shù)及在電解液中加入非晶態(tài)穩(wěn)定元素鎂離子等技術(shù)手段，成功的制備出了均勻可控的ACP涂層。利用掃描電鏡(SEM)，掠角反射吸收紅外光譜儀(IR)，透射電鏡(TEM)等檢測(cè)方法證實(shí)了其非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)及成分。通過(guò)后續(xù)的鈣離子釋放速率，細(xì)胞毒性(MTT)，堿性磷酸酶(ALP)活性，成骨細(xì)胞(OC)活性等指標(biāo)證實(shí)了其優(yōu)異的生物學(xué)性能。且在前人的研究基礎(chǔ)上，在堿性條

2、件下，分析并證實(shí)了ACP向晶態(tài)羥基磷灰石(HAp)的轉(zhuǎn)變機(jī)制，并得到了納米HAP涂層，為電化學(xué)法制備ACP涂層的應(yīng)用開(kāi)辟了另一個(gè)方向。
　　 電化學(xué)制備過(guò)程中，電流密度、沉積溫度、電解液成分及濃度等過(guò)程參數(shù)對(duì)ACP涂層的形成均有重要的影響。利用SEM，X射線衍射儀(XRD)，F(xiàn)TER檢測(cè)并分析了這些因素的影響規(guī)律。其中，電解液中的鎂離子是不可缺少的非晶態(tài)穩(wěn)定元素。在此前提下，ACP涂層可在低的電流密度及溫度，高濃度的條件下生成。

3、
　　 ACP結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在液態(tài)環(huán)境中會(huì)向晶態(tài)HAp轉(zhuǎn)變。為研究其后續(xù)的轉(zhuǎn)變機(jī)制，本實(shí)驗(yàn)采用的NaOH溶液環(huán)境會(huì)促進(jìn)轉(zhuǎn)變過(guò)程，且可排除外來(lái)離子的干擾。利用SEM，F(xiàn)TIR，TEM及高分辨電鏡(HR-TEM)分析了其轉(zhuǎn)變過(guò)程。證實(shí)在通常情況下，ACP在向HAp轉(zhuǎn)變過(guò)程中普遍會(huì)在ACP/溶液表面形成HAp形核點(diǎn)，ACP為隨后HAp的長(zhǎng)大提供必要的物質(zhì)源。而最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形貌及結(jié)構(gòu)會(huì)因轉(zhuǎn)變環(huán)境的變化而變化，本實(shí)驗(yàn)中轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為納米級(jí)的H

4、Ap，而HAp納米針是由許多5～10nm的類(lèi)似于ACP組成單元的納米顆粒組裝而成，這些納米顆粒通過(guò)互相調(diào)整位置和取向直接完成HAp的結(jié)晶，并沒(méi)有生成磷酸八鈣(OCP)等中間相。另外，轉(zhuǎn)變所得HAp涂層結(jié)構(gòu)均勻且在納米尺寸范圍內(nèi)，可應(yīng)用于牙種植體表面，具有更優(yōu)異的生物學(xué)性能。
　　 與電化學(xué)法制備的HAp相比，制備的ACP具有更快的鈣離子釋放速率，優(yōu)異的堿性磷酸酶活性且不具備細(xì)胞毒性，可誘導(dǎo)細(xì)胞的早期分化，在14天的時(shí)候，仍然能夠