鈦表面TiO-,2-納米管層的制備及其生物性能.pdf

1、純鈦表面在空氣中生成的氧化膜薄且不具有生物活性，為賦予其生物活性，通常對鈦表面進(jìn)行改性處理。在本論文中，為改善鈦植入體的生物活性，采用電化學(xué)陽極氧化法在鈦表面制備二氧化鈦(TiO<,2>)納米管層。然后利用生物活化方法進(jìn)一步提高TiO<,2>納米管層的生物活性，并通過模擬體液(SBF)浸泡和成骨細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究了改性后表面的生物活性及生物相容性。 鈦表面所制得的TiO<,2>納米管連續(xù)分布，緊密排列，且垂直于鈦表面生長。納米管層

2、的形成受電壓、氫氟酸(HF)濃度、陽極氧化時間、pH值等參數(shù)影響。在一定電壓范圍內(nèi)，不同電壓下能夠得到管徑不同的TiO<,2>納米管；HF濃度的大小決定能否形成納米管結(jié)構(gòu)，太大或太小都不能在鈦表面得到TiO<,2>納米管層；時間是決定納米管長度的一個關(guān)鍵因素。X射線衍射(XRD)分析表明，陽極氧化過程得到的氧化膜是無定型的TiO<,2>，熱處理后得到銳鈦礦型二氧化鈦，且SEM分析表明熱處理沒有破壞TiO<,2>納米管層結(jié)構(gòu)。接觸角測試結(jié)

3、果表明，具有TiO<,2>納米管層的鈦具有較高的表面能。 使用預(yù)鈣化和低濃度堿處理TiO<,2>納米管層，然后礦化沉積羥基磷灰石(HA)。與未經(jīng)過處理的試樣相比較，HA更容易在TiO<,2>納米管層沉積。這可能是因?yàn)轭A(yù)鈣化后的試樣表面形成的碳酸鈣晶體在浸泡過程中溶解，使表面局部的Ca、P離子濃度增加，HA在表面開始形核、長大；低濃度堿處理后試樣表面出現(xiàn)羥基，羥基的存在改變了試樣表面的元素及電荷分布，在這種狀態(tài)下HA更容易在表面沉

4、積。 另一方面，將未經(jīng)活化處理的試樣浸泡于高離子濃度SBF(3×SBF)中時，HA快速沉積到其表面。3×SBF提供更高的Ca<'2+>和PO<,4><'3->濃度，溶液的過飽和度提高，因而能夠在短時間內(nèi)在TiO<,2>納米管層上沉積HA。所得HA涂層與TiO<,2>納米管層的結(jié)合強(qiáng)度大于15.3MPa。表面納米結(jié)構(gòu)化的鈦具有高表面能，并可提供更多的HA形核點(diǎn)，這可能導(dǎo)致涂層與TiO<,2>納米管層有較高的結(jié)合強(qiáng)度。對鈦樣、具有T