钛表面多级微纳米结构及其磷酸钙涂层制备与表征

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1、万方数据本论文得到以下项目资助国家重大科学研究计划(2012CB933602)“多级微纳结构生物活性材料促进骨组织快速修复的研究"国家自然科学基金(51172188)纳米相表面修饰多尺度孔隙结构骨再生支架研制万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第i页!曼曼曼蔓!!!!!!!!!!!!!!!!!曼!曼!!!曼曼曼曼曼曼!曼!!!!!曼!曼曼曼曼!曼曼曼曼!曼IIliIII·II曼皇曼曼曼曼曼!!!!曼!!!!!摘要钛及其合金因其高的比强度，耐腐蚀性能强及良好的生物相容性等优点，而被广泛用作人工骨、血管支架等生物植入金属材料。但是钛及钛合金植入

2、体内后不易于骨组织发生有效地化学键合，故植入体易发生松动脱落，造成植入失败。研究表明，钛合金表面形貌，特别是表面微纳米结构可以有效模拟体内微纳米环境，促进蛋白质吸附与细胞的增殖粘附、分化等。所以，将钛表面改性，构建表面微纳米结构可以有效地提高钛合金与骨组织愈合速度，提高骨整合能力，促进新骨生成。磷灰石作为人体骨组织的主要无机成分，对骨组织的修复愈合有良好的促进作用，但是其力学性能较差。将二者有机结合起来，在钛合金表面沉积磷酸钙涂层，构建表面微纳米结构，不仅可以提高植入体的生物活性，增强骨组织与植入体之间的键合，而且弥补了生物陶瓷在力学方面的缺

3、陷。首先，采用水热植酸处理，通过选取不同浓度植酸，在金属钛表面构建了多级微纳米结构，然后采用仿生矿化法在钛表面沉积了磷酸钙晶体，运用SEM、EDX、XRD等分析设备对其物相进行表征。结果显示：(1)不同浓度植酸水热处理得到的金属钛表面形貌，成分均有差异，当植酸浓度为5v／v％时，表面生成了1．3gm的Ti02金红石结构，当植酸浓度为7。5v／v％时，表面形成了微米／纳米相结合的沟槽状结构，当植酸浓度为10v／v％时，表面形成了由片层状结构自组装形成的花瓣状结构，成分为Ti(HP04)2与Ti(HP04)2·H20；(2)将三种不同的水热植酸处

4、理赋予的微纳米结构表面采用浸渍法预钙化后，浸泡入过饱和钙磷溶液中，在其表面制备了磷酸钙涂层。其次，采用水热碱处理的方法，在钛表面制备钛纳米线状结构，然后通过二次水热处理在原有钛纳米线状结构表面原位沉积磷酸钙，且不改变原有钛纳米线结构。通过对其分析发现：(1)通过水热碱处理得到了均匀无裂纹，长度约为4．8gm，宽度约为50．200nlTl的钛纳米线状结构；(2)通过二次水热处理，小分子模板剂H6L调控磷酸钙生长，在钛纳米线上原位沉积了磷酸钙，构建了具有多级微纳米结构的钛表面。最后将碱热处理钛表面纳米线结构样品与二次水热原位沉积磷酸钙样品进行蛋白

5、吸附与成骨细胞实验。结果显示，钛表面微纳米结构样品均有利于牛血清蛋白的吸附；钛纳米线二次水热沉积磷酸钙构建的多级微纳结构表面更有利于成骨细胞增殖生长。关键词：钛；微纳结构；水热处理；磷酸钙万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1

6、页AbstractTitaniumandalloysarewidelyusedinartificialbone，artificialjoints，vascularstentandotherBiologicalimplantmetalmaterialsforitshighstrength，corrosionresis

7、tance，closetotheboneelasticmodulusinnumerousmedicalmetalmaterials，biocompatibilityandotheradvantages．However,titaniumandalloysaregenerallybioinertandnotconducivetodirectbondingafterimplantinginvivo．Thelowbondingstrengthbetweenthemleadstoimmuneresponseandtitaniumimplantsloos

8、eorevenfailure．Studieshaveshownthattitaniumsurfacemorphology,especiallymicroandnanostructurescaneffectivelysimulatethemicroandllanoenvironmentinvivo，andpromoteproteinadsorption，celladhesion，proliferationanddifferentiation．Therefore，titaniumsurfacemodification，fabricationofm

9、icroandnanostructuresCaneffectivelyimprovethespeedofbonetissuehealing，improveosseo