鈦表面HA生物活性梯度涂層的仿生制備研究.pdf

1、由于Ti及其合金具有優(yōu)良的力學(xué)、生物學(xué)等綜合性能,正被日益廣泛應(yīng)用于人體硬組織的修復(fù)與替代.醫(yī)用Ti金屬表面制備羥基磷灰石(HA)涂層能加速創(chuàng)傷面的骨組織愈合以及植入體的早期固定.仿生法制備Ti表面HA涂層正被普遍認(rèn)為具有更優(yōu)良的生物活性.該文采用仿生溶液法,制備Ti金屬基體表面以羥基磷灰石為主要成分相的生物活性涂層.通過酸堿處理,預(yù)鈣化形核處理等前期工藝設(shè)置,以及對涂層的化學(xué)成分、相組成、生長形態(tài)的分析和研究,探討Ti金屬基體表面的活

2、化機(jī)理,確定涂層制備的最佳工藝參數(shù),并研究涂層形核與生長的反應(yīng)機(jī)理.涂層的制備工藝流程為,先對Ti基體進(jìn)行表面酸堿活化處理,隨后將試樣各進(jìn)行磷酸根[Na<,2>HPO<,4>]與鈣離子[飽和Ca(OH)<,2>]的預(yù)吸附處理.最后于仿生溶液內(nèi)成核生長制備HA涂層結(jié)晶相,經(jīng)6~8天可使Ti基體表面生成一定厚度的HA生物活性陶瓷涂層.酸堿處理過程為后續(xù)的預(yù)鈣化吸附以及磷灰石相形核結(jié)晶制備提供形核的位點(diǎn).而預(yù)鈣化處理不僅可縮短涂層結(jié)晶相的制備

3、時(shí)間,還可使涂層結(jié)構(gòu)更為均勻.X射線衍射(XRD)分析顯示:涂層相主要成分為羥基磷灰石(HA).在仿生溶液體系內(nèi)引入聚丙烯酰胺與檸檬酸鈉,研究有機(jī)分子對HA涂層形核與生長的調(diào)控作用,并制備具一定成人梯度結(jié)構(gòu)的涂層.有機(jī)成分的引入使涂層的致密度大為提高,結(jié)晶體的成熟度亦相應(yīng)升高,而涂層內(nèi)有機(jī)組分可保持極低的含量.對比研究表明,有機(jī)大分子相對于小分子在涂層的形貌以及結(jié)晶體的晶相方面具有更好的調(diào)控作用.制備完成后需進(jìn)行熱處理.熱處理過后的涂層

4、晶體結(jié)構(gòu)趨向于完整的六方結(jié)晶相,且涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度大大增強(qiáng).有機(jī)分子參與調(diào)控生長的HA結(jié)晶相涂層最終熱處理結(jié)果為各晶體軸平衡于Ti試樣表面聯(lián)結(jié)生長成片;而非有機(jī)分子調(diào)控下的涂層晶體相則各晶體軸垂直于基體生長.該文還探討仿生法制備過程中HA涂層相的生長機(jī)理.涂層在生長過程中,涂層結(jié)晶相的形貌由不穩(wěn)定態(tài)的球狀顆粒到穩(wěn)定態(tài)的六方結(jié)晶,厚度的由薄到厚均發(fā)生了顯著的變化,且靠近Ti基體的涂層結(jié)晶相較為完整且緊密,而外層則相對較疏松.緊密的內(nèi)層