溶膠凝膠法制備鈦基體羥基磷灰石涂層.pdf

1、羥基磷灰石(簡稱HAP或HA)具有良好的生物活性和生物相容性，能與人體硬組織形成牢固的化學鍵合。在生物醫(yī)學上是一種重要的陶瓷植入材料。但陶瓷的脆性和力學性能差的特點使得HA只能用于非承載部位的組織替換，限制了它的深入應用。金屬鈦具有良好的機械性能，被廣泛地用作人體硬組織種植材料。但由于鈦的生物惰性，作為植入體時，其表面會發(fā)生侵蝕，從而導致植入松解，毒性離子也會釋放入人體。因此，人們用多種方法在Ti表面涂覆一層HA。但結(jié)合強度低，長期穩(wěn)定

2、性差。到目前為止，還沒有一種特別有效的方法用于制備鈦基體HA涂層。因此對兼具較好的生物活性和長期穩(wěn)定性的涂層及其作用機理和性能的研究十分有益。 本研究結(jié)合涂覆燒結(jié)法和溶膠凝膠法在鈦基體表面成功制備一種具有生物玻璃(BG)過渡層的HA材料。首先用涂覆燒結(jié)法制備BG過渡層，這可緩解HA與基體Ti膨脹系數(shù)不匹配的情況。另外，過渡層與HA層和Ti基體之間發(fā)生元素滲透，出現(xiàn)彌散的中間相，強化了界面擴散層的形成，可以起到很好的粘接效果，增強

3、HA與Ti的結(jié)合強度。然后以Ca(NO3)2·4H2O和P2O5為原料，用溶膠凝膠方法，在600℃下合成HA涂層。所得的HA純度高、結(jié)晶性好、粒度較細、孔徑合適、孔隙率較大，可滿足生物醫(yī)學的需要。所得到的生物涂層既體現(xiàn)了溶膠凝膠法設備簡單、成本低廉、純度高、結(jié)晶性好、晶粒尺寸小、性能均勻等優(yōu)點，又與鈦基體有較好的結(jié)合強度。經(jīng)過模擬體液對所制備的材料及其它參考材料進行浸泡，該復合涂層材料具有較好的生物穩(wěn)定性和生物活性。燒結(jié)法和溶膠凝膠法制

4、備出的Ti-BG-HA復合材料有效保證了生物性能和力學性能，可以滿足臨床的需要。本研究還對實驗中影響過渡層和HA層制備的因素及其反應機理進行了初步探討。 經(jīng)XRD測定HA涂層具有較高的純度、結(jié)晶度、孔徑和孔隙率，可以誘導骨生長。通過SEM可以看到該過渡層具有連通孔，且孔隙多，孔徑大，可以與基體Ti和HA涂層形成互擴散的彌散相，結(jié)合緊密，起到很好的過渡、粘結(jié)效果。過渡層厚度為100～200μm，羥基磷灰石層為100μm左右，過渡層