醫(yī)用鎳鈦合金的電化學和光催化氧化表面改性.pdf

1、本文采用光催化高級氧化法和電化學法兩種低溫表面改性技術(shù)對鎳鈦形狀記憶合金(NiTi SMA)進行表面改性研究，以期在不改變合金基體形狀記憶效應的前提下，改變其表面組織結(jié)構(gòu)，提高生物相容性。光催化高級氧化法利用紫外光(UV)催化過氧化氫(H<,2>O<,2>)分解成具有高氧化電位的羥自由基(·OH)對NiTi SMA進行氧化表面改性；而電化學法則先后采用電化學拋光、陽極氧化和電沉積技術(shù)對NiTi SMA進行表面改性處理。 采用掃描

2、電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)等系統(tǒng)研究了光催化高級氧化和電化學法表面改性處理對NiTi SMA表面組織結(jié)構(gòu)的影響。研究表明：光催化高級氧化處理后NiTi SMA表面原位生成了貧Ni、富O的Ti氧化物膜，該氧化膜與NiTi SMA基體間有一成份梯度過渡層；電化學拋光使NiTi SMA表面達到鏡面化，且形成了一約10nm厚的貧Ni鈍化層；以H<,2>SO<,4>為電解質(zhì)陽極氧化時得到的膜層比較疏

3、松，而以Na<,2>SO<,4>為電解質(zhì)陽極氧化時得到的膜層則相對比較致密；陽極氧化可以形成表面無Ni的TiO<,2>氧化物膜；電沉積在試樣表面形成了具有片狀和針狀結(jié)構(gòu)的疏松Ca-P陶瓷層，主要成份為羥基磷灰石(HA)的前驅(qū)體DCPD(CaHPO<,4>[H<,2>O]<,2>)。 采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)研究改性處理對NiTi SMA植入材料在模擬體液(SBF)中抑制Ni離子釋放能力的影響。研究發(fā)現(xiàn)：光催化高

4、級氧化和以Na<,2>SO<,4>為電解質(zhì)的陽極氧化所形成的氧化膜可以很好的阻擋Ni的析出；以H<,2>SO<,4>為電解質(zhì)陽極氧化得到試樣前期析出Ni較少，但時間延長析出Ni的濃度有大幅度增加；電化學拋光的試樣仍有較多的Ni析出，但跟化學拋光的試樣相比，析出Ni的濃度也大大降低。 采用接觸角測量、溶血實驗和血小板黏附實驗研究改性處理對NiTi SMA血液相容性的影響。研究發(fā)現(xiàn)：光催化高級氧化和電化學法表面改性都提高了試樣的親水

5、性，降低了溶血率，且經(jīng)光催化高級氧化和電化學拋光后陽極氧化的NiTi SMA試樣表面血小板黏附數(shù)量減少，變形程度和團聚現(xiàn)象得到抑制，試樣抗凝血能力得到改善，血液相容性得到提高。 采用MTT細胞毒性實驗研究了改性處理對NiTi SMA細胞相容性的影響。與L929小鼠成纖維細胞共同培養(yǎng)表明：光催化高級氧化和電化學法表面改性后，NiTi SMA無細胞毒性，表面氧化物膜層的存在有效抑制了Ni的析出，細胞相容性的提高促進了L929成纖維細