醫(yī)用鈦表面微-納米化多孔改性及其生物性能.pdf

1、純鈦種植體本身不能滿足生物醫(yī)用材料的活性要求，為了使其具有更好的生物相容性，常對(duì)材料進(jìn)行表面改性。本課題用酸腐蝕法，在純鈦表面制備一層微米孔，再用陽(yáng)極氧化法在其上制一層高度定向排列的納米管陣列，熱處理后使表面形成一種有活性的微/納米結(jié)構(gòu)層。通過(guò)仿生礦化和蛋白吸附實(shí)驗(yàn)，比較四種具有不同表面形貌和成分的鈦試樣的生物活性；在納米管和微/納米結(jié)構(gòu)的試樣表面接枝上多肽，比較接枝多肽前后四種試樣的礦化性能；最后通過(guò)成骨細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)，考察和比較九種

2、不同試樣的生物活性。 鈦表面的腐蝕程度受酸溶液濃度和腐蝕時(shí)間的影響，反應(yīng)后所得到微米孔的孔徑分布較寬，從1μm到60μm，且出現(xiàn)小孔嵌在大孔中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，X射線衍射(XRD)分析表明，試樣表面除原有的鈦外，出現(xiàn)二氫化鈦；陽(yáng)極氧化后，表面的微孔形貌不變，出現(xiàn)一層均勻的納米管陣列，管徑約為100 nm，在鈦表面形成一種微/納米多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，XRD結(jié)果顯示此時(shí)試樣表面除原有的鈦和二氫化鈦外，出現(xiàn)了單斜二氧化鈦：進(jìn)一步在450℃熱處理6小

3、時(shí)后，微/納米多孔形貌不變，單斜二氧化鈦逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米級(jí)銳鈦礦相二氧化鈦，晶粒尺寸在20 nm左右。 將純鈦、微米孔、納米管、微/納米結(jié)構(gòu)試樣分別在相同的仿生條件下，檢測(cè)其仿生礦化性能和蛋白吸附性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)微/納米結(jié)構(gòu)試樣上最容易形成羥基磷灰石(HA)和吸附更多蛋白，蛋白吸附速率也較快；納米管試樣也具有較好的礦化和蛋白吸附能力，而純鈦和微米孔表面幾乎沒(méi)有HA形成和蛋白吸附。這是因?yàn)槲?納米結(jié)構(gòu)化的多孔試樣具有很大的比表面積，表

4、面提供了較多的銳鈦礦納米晶體和納米管，銳鈦礦在pH為7．40的溶液中發(fā)生羥基化，表面會(huì)富集一層帶負(fù)電荷的水合二氧化鈦，靜電力提供HA形核和蛋白吸附的驅(qū)動(dòng)力，使此試樣具有高反應(yīng)活性。 通過(guò)硅烷偶聯(lián)的方法可以有效地在有納米管層的試樣表面接枝上多肽精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-半胱氨酸(RGDC)，微/納米多孔層試樣表面接枝的多肽量比納米管試樣更多；接枝RGDC的試樣具有很好的生物活性，加速了礦化進(jìn)程，形成的HA是納米級(jí)晶、缺鈣型、在(0

5、02)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)，與自然骨中磷灰石的生長(zhǎng)趨勢(shì)一致。 成骨細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)中，僅有微孔的試樣表面細(xì)胞的黏附、增殖和分化能力最差；細(xì)胞在HA涂層上的生長(zhǎng)行為不如在納米管表面的生長(zhǎng)；微/納米多孔化試樣表面對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)具有較好的誘導(dǎo)作用，其表面細(xì)胞的黏附、增殖和分化能力較其它無(wú)RGDC的試樣要好；試樣表面接枝多肽RGDC后能明顯促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)，細(xì)胞在較短的時(shí)間里完全鋪展，微/納米多孔化試樣表面接枝RGDC后，提供了細(xì)胞黏附所需要的形貌和一些