電化學(xué)法在鈦表面制備非晶態(tài)磷酸鈣涂層及其轉(zhuǎn)變機理的研究.pdf

1、本文對電化學(xué)法在金屬鈦表面沉積非晶態(tài)磷酸鈣(ACP)涂層進行了系統(tǒng)的研究，通過控制過程參數(shù)及在電解液中加入非晶態(tài)穩(wěn)定元素鎂離子等技術(shù)手段，成功的制備出了均勻可控的ACP涂層。利用掃描電鏡(SEM)，掠角反射吸收紅外光譜儀(IR)，透射電鏡(TEM)等檢測方法證實了其非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)及成分。通過后續(xù)的鈣離子釋放速率，細胞毒性(MTT)，堿性磷酸酶(ALP)活性，成骨細胞(OC)活性等指標證實了其優(yōu)異的生物學(xué)性能。且在前人的研究基礎(chǔ)上，在堿性條

2、件下，分析并證實了ACP向晶態(tài)羥基磷灰石(HAp)的轉(zhuǎn)變機制，并得到了納米HAP涂層，為電化學(xué)法制備ACP涂層的應(yīng)用開辟了另一個方向。
　　 電化學(xué)制備過程中，電流密度、沉積溫度、電解液成分及濃度等過程參數(shù)對ACP涂層的形成均有重要的影響。利用SEM，X射線衍射儀(XRD)，F(xiàn)TER檢測并分析了這些因素的影響規(guī)律。其中，電解液中的鎂離子是不可缺少的非晶態(tài)穩(wěn)定元素。在此前提下，ACP涂層可在低的電流密度及溫度，高濃度的條件下生成。

3、
　　 ACP結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在液態(tài)環(huán)境中會向晶態(tài)HAp轉(zhuǎn)變。為研究其后續(xù)的轉(zhuǎn)變機制，本實驗采用的NaOH溶液環(huán)境會促進轉(zhuǎn)變過程，且可排除外來離子的干擾。利用SEM，F(xiàn)TIR，TEM及高分辨電鏡(HR-TEM)分析了其轉(zhuǎn)變過程。證實在通常情況下，ACP在向HAp轉(zhuǎn)變過程中普遍會在ACP/溶液表面形成HAp形核點，ACP為隨后HAp的長大提供必要的物質(zhì)源。而最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形貌及結(jié)構(gòu)會因轉(zhuǎn)變環(huán)境的變化而變化，本實驗中轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為納米級的H

4、Ap，而HAp納米針是由許多5～10nm的類似于ACP組成單元的納米顆粒組裝而成，這些納米顆粒通過互相調(diào)整位置和取向直接完成HAp的結(jié)晶，并沒有生成磷酸八鈣(OCP)等中間相。另外，轉(zhuǎn)變所得HAp涂層結(jié)構(gòu)均勻且在納米尺寸范圍內(nèi)，可應(yīng)用于牙種植體表面，具有更優(yōu)異的生物學(xué)性能。
　　 與電化學(xué)法制備的HAp相比，制備的ACP具有更快的鈣離子釋放速率，優(yōu)異的堿性磷酸酶活性且不具備細胞毒性，可誘導(dǎo)細胞的早期分化，在14天的時候，仍然能夠