鈦表面生物活性分級(jí)多孔涂層制備及磷灰石誘導(dǎo)性能研究.pdf

1、本文采用噴砂處理，強(qiáng)酸腐蝕和陽(yáng)極氧化復(fù)合方法在純鈦表面制備了分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，采用后續(xù)熱處理及水熱處理方法，制備出具有較高生物活性的分級(jí)多孔涂層。使用掃描顯微鏡(SEM)、激光共聚焦顯微鏡(CLMS)、X射線能量分光分散計(jì)(EDS)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子譜(XPS)以及接觸角測(cè)定儀、比表面積及孔隙度測(cè)定儀和電化學(xué)工作站表征不同方法處理后涂層的組織結(jié)構(gòu)以及物理化學(xué)特性。通過(guò)在SBF中對(duì)試樣進(jìn)行仿生沉積，并使用SEM，EDS，XR

2、D以及傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)測(cè)定分析磷灰石沉積層以評(píng)價(jià)試樣的體外生物活性。
　　通過(guò)在鈦表面噴砂處理構(gòu)造不規(guī)則粗糙表面，噴砂試樣(SAN)平均粗糙度顯著高于僅經(jīng)砂紙打磨的鈦。經(jīng)工藝探索確定在60℃以49％wt濃硫酸酸蝕噴砂試樣1h可以得到理想微米級(jí)窩洞結(jié)構(gòu)。噴砂酸蝕鈦(SLA)平均粗糙度較噴砂鈦表面有所提高。在噴砂酸蝕形成的鈦表面微米級(jí)窩洞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)陽(yáng)極氧化工藝制備納米結(jié)構(gòu)。探索了不同氧化時(shí)間，不同電解液濃度和不

3、同氧化電壓對(duì)納米管形成的影響，確定了構(gòu)建納米管結(jié)構(gòu)的工藝為在10g/L的NH4F甘油-水溶液中以20V電壓氧化1h。經(jīng)噴砂酸蝕陽(yáng)極氧化后試樣(ANO)表面的物相主要為非晶態(tài)鈦氧化物。微納米分級(jí)結(jié)構(gòu)涂層的平均粗糙度略低于噴砂酸蝕處理試樣。比表面積較噴砂酸蝕處理試樣顯著提高。
　　熱處理之后試樣(THER)的微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層的形貌基本不發(fā)生變化，無(wú)定形氧化鈦轉(zhuǎn)變成銳鈦礦，涂層經(jīng)EDS及XPS分析主要元素為Ti、O。再經(jīng)過(guò)水熱處理之后

4、試樣(HYDR)表面納米管發(fā)生轉(zhuǎn)變，形成不規(guī)則排列的納米棒，納米棒的主要物相仍為銳鈦礦，之間產(chǎn)生少量透鈣磷石相，經(jīng)EDS及XPS分析主要為Ti、O，含少量Ca、P元素。
　　陽(yáng)極氧化之前，鈦噴砂(SAN)、噴砂酸蝕(SLA)及酸蝕(ACT)表面接觸角同粗糙度呈相反趨勢(shì)，噴砂酸蝕-陽(yáng)極氧化后因材料表面納米化，比表面積大大提高，涂層接觸角小于10°為超親水性。經(jīng)熱處理后接觸角進(jìn)一步降低，而水熱處理后納米管轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米棒使得接觸角有所升高

5、。噴砂酸蝕-陽(yáng)極氧化鈦的耐腐蝕性因生成非晶鈦氧化物相而顯著降低，經(jīng)過(guò)熱處理晶化后耐腐蝕性提高。
　　模擬體液浸泡后的試樣經(jīng)SEM和XRD證實(shí)，SLA和ANO試樣表面完全保持浸泡前形貌和物相不變，可推測(cè)噴砂酸蝕及噴砂酸蝕陽(yáng)極氧化鈦均無(wú)磷灰石誘導(dǎo)能力。THER試樣在浸泡3天后出現(xiàn)少量磷灰石微球沉積，7天后磷灰石數(shù)目增多。14天后磷灰石已經(jīng)完全覆蓋試樣表面。HYDR試樣3天后表面完全覆蓋球型磷灰石沉積，且隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)磷灰石層不斷增厚。