碳-碳復合材料表面鈣磷薄膜制備與生物相容性研究.pdf

1、碳/碳復合材料具有良好的生物相容性,結構和性能的可設計性,彈性模量等力學性能指標與人體骨骼相當.而被認為是最具潛力的骨修復材料之一。然而,碳/碳復合材料是生物惰性材料,植入體內后與骨組織之間僅是機械結合,不具有誘導骨組織再生的功能。此外,未經(jīng)任何處理的碳/碳復合材料直接植入動物體內后會因摩擦使部分碳粉脫落,產生一些碳碎片。這些缺點限制了碳/碳復合材料作為骨修復材料的應用。在碳/碳復合材料表面制備生物陶瓷涂層,可以賦予材料表面生物活性,提

2、高種植體與周圍組織間的結合強度,減少游離碳顆粒的產生。本文通過雜交波爾山羊的體內植入實驗,對課題組前期采用等離子噴涂工藝制備的碳/碳復合材料+羥基磷灰石涂層(C/C+HA)種植體的生物相容性進行了研究。后期對碳/碳復合材料進行表面改性,通過仿生法在材料表面沉積鈣磷礦物,并對表面改性和仿生沉積的工藝方法進行了研究。為了加快鈣磷薄膜的沉積速度,還嘗試加速鈣化溶液浸泡和電化學沉積的方法在碳/碳復合材料表面制備鈣磷沉積。
　　 為期60

3、天的動物體內植入實驗證實,C/C+HA涂層復合材料具備良好的生物相容性。材料的植入沒有引起炎性反應和急性中毒反應,沒有對試驗動物的循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)造成損傷。組織學觀察表明,純C/C表面與制備了HA涂層的表面均表現(xiàn)出良好的骨組織改建形貌；但HA涂層表面的結締組織膜的厚度明顯比純C/C表面小,剝落的碳顆粒也明顯減少。說明HA涂層的制備進一步提高了純C/C種植體的骨組織相容性,改善了種植體表面的骨傳導功能,并大大減少了碳粉剝落的可

4、能性。
　　 表面改性試驗及隨后的模擬體液浸泡試驗結果表明,C/C具備微弱的在模擬體液當中誘導鈣磺沉積的能力。在模擬體液當中浸泡4天后,可以在表面獲得少量的鈣磷沉積,沉積物數(shù)量隨著浸泡時間的延長而明顯增多。使用濃硝酸、雙氧水、酸性高錳酸鉀、過硫酸銨等強氧化劑處理C/C,可以增加材料表面含氧官能團的含量,增強材料在模擬體液當中誘導鈣磷沉積的能力。氣相表面改性可以增加材料表面含氧官能團的含量,隨著溫度的升高,含氧官能團的含量增多。但