医用钛表面磷酸盐转化膜及羟基磷灰石复合涂层的制备

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羟基磷灰石(HA)具备良好的生物相容性和骨传导性,可以为新骨的生长提供生理支架,促使骨组织生长,故被广泛应用于骨修复。但是羟基磷灰石的脆性比较大,在外力的作用下,容易发生碎裂,将羟基磷灰石涂敷于医用金属表面制成陶瓷/金属复合材料极大地拓展了其应用。但是单一的羟基磷灰石涂层在植入人体后,当受到较大的剪切力作用时,会发生脱落。在涂层和金属基体之间增加一层化学性能稳定、均匀致密的过渡层,有望提高羟基磷灰石涂层和金属基体的结合强度。本实验采用水热合成法先在钛表面制备一层磷酸盐转化膜(PCC),然后在转化膜表面制备羟基磷灰石涂层。主要研究内容及结论如下:(1)研究了温度和时间对抛光钛表面磷酸盐转化膜的影响。实验表明在12h,250℃的条件下制得磷酸盐转化膜的形貌最佳,晶粒棱角分明,尺寸最大,涂层致密均匀。且此时试样的粗糙度最大,润湿性最好,综合性能优良。(2)研究了钛基体的预处理方式对磷酸盐转化膜的影响。结果表明,抛光基体制得转化膜的微观形貌最佳;结合强度划痕测试表明,抛光基体涂层的结合强度最大;细胞相容性实验表明,抛光基体涂层上L-929细胞增长率最高,细胞毒性等级是0级,表明生物相容性最好,可应用于生物医学领域。(3)研究了Ca2+源、溶液p H和Ca Cl2浓度对于羟基磷灰石涂层微观形貌的影响。结果表明,0.25mol/L的纯Ca Cl2溶液更有利于羟基磷灰石的成核与生长,微观形貌最佳。经X射线衍射分析得知涂层的主要成分是羟基磷灰石和二氧化钛,试样的粗糙度最大,润湿性最好。羟基磷灰石复合涂层的耐腐蚀性低于磷酸盐转化膜的耐腐蚀性,但优于纯钛的耐腐蚀性。化学转化膜的制备使羟基磷灰石与基体之间具备良好的结合强度。成骨细胞的实验结果表明磷酸盐转化膜特别是羟基磷灰石涂层能促进细胞粘附和成骨分化。
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