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随着生物医用材料日益增长的需求，人们愈加重视发展性能优异的多功能生物材料，譬如兼具优良生物相容性和生物活性、高耐腐蚀性、良好力学性、强抗菌性等。当前，研究者高度关注生物材料的抗菌性问题，这是由于生物材料在植入人体过程中，若受到细菌感染，将可能导致植入手术的失败。因此，如何保证材料生物性能的同时还具有抗菌性成为人们亟需要解决的一个重要课题。现代纳米技术有望为制造多功能能生物材料提供新的方法。通过纳米技术，人们可以构筑多孔的载体，并在多孔载体表面负载无机或有机抗菌剂，并实现抗菌性能的长期有效性；还可以构筑表面超亲-超疏水特性，阻止细菌的黏附。此外，还可通过表面构筑结构有序OCP纳米膜层，保证其优良的生物相容性和生物活性。
本文运用电化学方法可在钛表面构筑结构有序的二氧化钛(TiO2)纳米管阵列膜层，使之成为抗菌剂的优良载体，并在TiO2表面同时构筑一层具有生物活性和抗菌性的复合涂层。首先通过脉冲电沉积法在TiO2表面和管径中沉积纳米银粒子，再利用电化学沉积法构筑一层具有优良生物活性的磷酸八钙(OCP)，获得OCP/Ag/TiO2纳米复合涂层。此外，通过自组装技术，在TiO2表面构筑具有超疏水、超亲水的膜层，考察表面润湿性对细菌贴附行为的影响，在源头上控制细菌引起的感染。主要研究内容和进展如下：
1．通过两步电化学法在TiO2纳米管阵列膜层表面构筑OCP/Ag/复合结构。首先，利用脉冲电沉积法合成直径为5-20nm纳米银颗粒，银纳米颗粒均匀地分散在TiO2纳米管表面和管内。并通过控制电流密度和时间的恒电流沉积法构筑纳米OCP涂层。从而成功地在TiO2纳米管阵列膜层表面构筑OCP/Ag/复合膜层，其中OCP涂层呈有序的微纳米二级结构。
2．通过纳米压痕试验和电化学极化曲线法评价所制备的复合生物材料的力学性能和耐腐蚀性。结果表明，相比于OCP/TiO2涂层，OCP/Ag/TiO2复合涂层具有更好的力学性能和耐腐蚀性能。
3．通过体外细胞培养试验、体外抗菌性试验和动物体内植入试验等评价所构筑的复合生物材料的抗菌性和生物活性，结果证实，OCP/Ag/TiO2纳米复合涂层不仅具有良好的生物活性，而且对革兰氏阳性和阳性细菌均表现出优良的杀菌作用。
4．运用电化学阳极氧化技术，在钛基底表面构筑一层排列规整的二氧化钛纳米管阵列膜层，利用分子自组装技术，在TiO2纳米管表面构筑一层具有超疏水性质的氟硅烷(PETS)膜层，获得理想的超疏水表面；再通过紫外光照下TiO2纳米管的光催化降解作用破坏其表面的疏水基团，实现超疏水表面向超亲水表面可控转化。通过比较表面亲疏水性和超疏水性对细菌粘附行为的影响，结果表明，超疏水二氧化钛纳米管阵列膜表面具有强烈的抑菌作用。