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(shí)間內(nèi)使植入體與周?chē)墙M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(shí)骨整合周期長(zhǎng)，因此為縮短骨整合周期，提高植入成功率，要對(duì)鈦基植入體表面進(jìn)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(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，開(kāi)發(fā)了改良的噴砂-酸蝕法（Mod-SLA）、噴

2、砂-陽(yáng)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(cè)量等多種檢測(cè)方法對(duì)試樣的表面結(jié)構(gòu)、性能和耐久性進(jìn)行了表征；采用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hBMSCs）對(duì)不同表面進(jìn)行了體外細(xì)胞學(xué)行為研究，探討了成骨細(xì)胞在不同活化表面的響應(yīng)機(jī)制；最后通過(guò)對(duì)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(duì)α+β-Ti進(jìn)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(jī)酸代替無(wú)機(jī)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(jí)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(jí)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(tuán)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(jí)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(gè)月以上仍然維持其表面的超親水性能。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，活化后的表面都可以促進(jìn)細(xì)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(xì)胞在表面的粘附速度而且可以使得細(xì)胞與表面的粘附更加牢固；具有更多微米級(jí)孔洞結(jié)構(gòu)和較大粗糙度的表面更能促進(jìn)細(xì)胞的增殖，而具有凝膠層的超親水表面則能更好的促進(jìn)細(xì)胞的分化。電化學(xué)測(cè)試顯示α+β-Ti無(wú)論在無(wú)機(jī)混酸、有機(jī)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(lái)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(jí)的層片狀組織存在。AE-SLA處理后α+β-Ti