溶膠——凝膠浸提法與脈沖電化學沉積法在多孔鈦表面制備Ag-HA復合涂層.pdf

1、鈦及鈦合金由于在生物環(huán)境下具備良好的機械性能、抗腐蝕能力和生物相容性,已經被廣泛的應用于制造植入器件和生物醫(yī)學設備,例如髖關節(jié)、膝關節(jié)、牙科植入體等。但是金屬鈦表現(xiàn)出的生物惰性使得人體骨組織難以與它直接結合。另外,塊狀金屬鈦植入體的楊氏模量(90—110GPa)與人體自然骨的楊氏模量(0.3-30 GPa)相差較多。這會引起嚴重的應力彎曲并最終導致骨質再吸收,植入體脫落等問題。如果把鈦植入體制作成多孔狀就可以通過調節(jié)多孔鈦的孔隙度來間接

2、的調節(jié)植入體的楊氏模量,使其盡量與人體自然骨相接近。另外,研究表明,與塊狀植入體相比,多孔鈦與骨的結合強度要遠高于塊狀植入體與骨的結合強度。這是因為生物營養(yǎng)成分可以自由通過多孔鈦內部并為長入多孔鈦內部的骨組織提供養(yǎng)分,有利于在多孔鈦內部長入骨組織。這種類似于內鎖結構的結合將明顯提高多孔鈦與骨的結合強度。如果在多孔鈦表面制備具有生物活性的羥基磷灰石(HA)涂層,并用納米銀(Ag)賦予涂層一定的抗菌能力,就可以得到兼容優(yōu)良機械性能、抗感染和

3、生物相容性的生物醫(yī)用植入材料。
　　 本研究通過泡沫復制粉末冶金法制備多孔鈦。鈦粉粒徑為30μm左右,浸漿干燥后首先經過400℃馬弗爐燒結去除聚氨酯泡沫。再經歷2小時1300℃真空燒結就可以得到強度和通孔率較高,孔徑尺寸理想的多孔鈦支架。
　　 目前,制備Ag／HA復合涂層的方法較多,例如等離子噴涂法,磁控濺射法等。但是大多數(shù)方法屬于線性方法,不能夠在形狀復雜基底(如多孔鈦)內外表面同時制備Ag／HA復合涂層。而溶膠-凝

4、膠浸提法和脈沖電化學沉積法是兩種能夠順利在多孔鈦內外表面制備均勻連續(xù)Ag／HA復合涂層的方法。本研究溶膠-凝膠浸提法中,在150ml的羥基磷灰石凝膠中加入不同質量的硝酸銀,充分溶解后浸提多孔鈦。干燥后600℃燒結即可得到Ag／HA復合涂層。脈沖電化學沉積過程當時,電解液中[Ca2+]=5.0mmol／l,[PO43-]=3.0 mmol／l；pH=4.0；沉積時間=2小時；脈沖電位=-2V。在電解液中加入不同質量的硝酸銀即可控制Ag／H

5、A復合涂層中的納米銀顆粒含量。通過掃描電子顯微鏡,X射線衍射儀,EDS能譜儀等檢測發(fā)現(xiàn),兩種方法都能夠在多孔鈦內外表面同時制備均勻連續(xù)的復合涂層。不同的是溶膠-凝膠浸提法所得涂層厚度較高,大概在30μm左右,涂層呈疏松狀；脈沖電化學沉積法所得涂層厚度保持在10μm左右,涂層整體較為緊致。EDS能譜檢測發(fā)現(xiàn),兩種方法所得涂層中的納米銀都能夠均勻分布。
　　 體外細胞培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn),溶膠-凝膠浸提法所得Ag／HA1.6復合涂層對細胞增