钛是一种生物惰性材料，钛种植体植入体内后，与周围骨组织之间能形成骨整合，但是一种机械嵌合的结合方式。钛种植体与骨的结合强度较低，愈合时间较长。近年来，钛种植体与骨组织之间的生物活性结合成为研究的热点，其关键是钛表面必须具备高的生物活性。近几年，kokubo研究小组发现，钛用碱热（NaOH溶液）处理后具有生物活性，可以在仿生体液（SBF）中诱导磷灰石形成。其机理在于，钛经过NaOH溶液处理后表面生成钛酸钠，钛酸钠在体内水解，释放出Na⁺，Na⁺与H₃O⁺发生离子交换，形成Ti-OH基团，Ti-OH基团吸引Ca²⁺形成钛酸钙，钛酸钙再结合PO₄^3-形成磷灰石。同时Na⁺释放后，局部的PH值升高，提高了体液对磷灰石的过饱和度，利于磷灰石沉积。然而由于钛表面的天然存在的氧化膜厚度和成分不均一，通过碱热法难以生成特定的单一成分的钛酸钠，致使诱导生成的磷灰石也难以均一。现有的研究也未对碱热处理所生成的钛酸钠种类进行专门的鉴定，目前尚无关于单一成分钛酸钠生物学行为的研究报道。本实验的目的是通过sol-gel法在钛表面制备一种单一成分的钛酸钠(Na₂Ti₆O₁₃)，检测其体外诱导磷灰石的能力以评价其生物活性。同时采用溶胶凝胶法制备HA及TiO₂涂层，对HA、TiO₂、Na₂Ti₆O₁₃三种钛表面涂层的细胞学行为进行比较，在评价Na₂Ti₆0₁₃涂层细胞毒性和细胞相容性的同时，比较Na₂Ti₆O₁₃涂层与HA，TiO₂涂层的细胞学行为有无差别，以便深入了解Na₂Ti₆O₁₃涂层的生物学行为。课题内容分为以下三部分：第一部分：溶胶-凝胶法钛酸钠(Na₂Ti₆O₁₃)涂层的制备、表征及生物活性评价。采用溶胶凝胶法制备Na₂Ti₆O₁₃溶胶，涂层于商业纯钛表面，烧结不同的温度（500，600，700，800℃），探索生成Na₂Ti₆O₁₃晶体的温度。采用X射线衍射（XRD）对其成分进行鉴定，使用扫描电镜（SEM）对其形貌及断面进行观察。结果显示：烧结温度达到800℃时，形成Na₂Ti₆O₁₃晶体，晶体直径为纳米级（约为数百纳米）。烧结500℃，600℃，700℃时均没有Na₂Ti₆O₁₃晶体生成，生成物为无定形结构。本研究就800℃处理组做进一步深入研究。SEM观察发现涂层表面均匀致密，表面没有裂纹，涂层厚度约为0.5μm。再将Na₂Ti₆O₁₃涂层的钛片浸泡于SBF中，SEM进行形貌观察，XRD进行定性分析，以评价其诱导磷灰石沉积能力。结果显示：Na₂Ti₆O₁₃涂层具备诱导磷灰石沉积的能力，说明该涂层具备生物活性。生成的磷灰石颗粒直径较均匀。第二部分：溶胶-凝胶法HA，TiO₂涂层的制备和表征。使用SEM，XRD对涂层进行表征。结果表明分别生成HA涂层和锐钛矿型TiO₂涂层，晶体结晶状况良好。制备出的涂层薄，均匀，致密，没有裂纹。其中HA涂层厚约0.8μm，TiO₂涂层厚约1.2μm。第三部分：钛表面三种涂层的细胞学行为评价。通过体外成骨细胞的培养，评价三种涂层对成骨细胞附着、增值及分化的影响。结果显示，成骨细胞在三种涂层表面附着良好，相对于商业纯钛三种涂层均能促进成骨细胞的增值，其中HA涂层表现更为优越，Na₂Ti₆O₁₃涂层与TiO₂涂层表现相似。三种涂层对成骨细胞的分化均无不良影响，三者之间没有统计学差异。成骨细胞可以在涂层表面正常分化，表达特异性的蛋白。综上所述，本课题通过溶胶凝胶法制备出单一成分的钛酸钠(Na₂Ti₆O₁₃)涂层，并对其进行生物活性鉴定，探索了钛表面涂层的新途径。同时比较三种涂层的细胞学行为，对Na₂Ti₆O₁₃涂层的细胞学行为进行了客观评价。