【摘要】：鈦和鈦合金因價格低廉、力學性能和生物學特性優(yōu)良而常被用于制造硬組織植入體(如牙齒、骨釘、人工關(guān)節(jié)等)。但是,鈦本身具有生物惰性,只進行機械加工的鈦植入體不能夠與骨組織之間形成牢固的結(jié)合,容易導致植入體的松動,甚至手術(shù)的失敗。為了增強鈦和鈦合金植入體的骨誘導和骨整合能力,提高植入體在人體的服役時間和手術(shù)的成功率,需要對其進行改性處理。植入體的表面形貌是植入體設(shè)計與制造過程中的一個重要參數(shù),并且對細胞的行為具有重要的影響。研究發(fā)現(xiàn),天然骨是一種復雜的多尺度結(jié)構(gòu)組織,包括宏觀結(jié)構(gòu)組織、微米級結(jié)構(gòu)組織和納米級結(jié)構(gòu)組織。從生物學角度講,擁有微納結(jié)構(gòu)的植入體將有利于提高其骨整合能力。因此,本文提出了三種新的工藝方法用于在純鈦植入體表面制備微納復合結(jié)構(gòu),以期提高其骨整合能力。首先,采用微細銑削加工和陽極氧化的方法在純鈦的表面制備出含有微溝槽陣列和二氧化鈦納米管的微納米復合結(jié)構(gòu)。通過對樣品的表面形貌觀察,粗糙度和接觸角測試發(fā)現(xiàn),樣品表面的微納結(jié)構(gòu)使其粗糙度和親水性都得到了顯著的提高。此外,還通過細胞形貌觀察、細胞生長檢測和細胞分化實驗對樣品的生物相容性進行了研究。實驗結(jié)果表明,微納結(jié)構(gòu)增強了細胞的伸展、生長和分化。其次,利用噴砂酸蝕和化學氧化的處理方法在純鈦的表面制備微納米復合結(jié)構(gòu)。通過對樣品的表面形貌觀察和耐腐蝕性測試發(fā)現(xiàn),具有微米級和納米級的凹坑結(jié)構(gòu)成功的構(gòu)建在純鈦的表面,并且該樣品具有良好的耐腐蝕性。通過細胞實驗研究了微米級凹坑結(jié)構(gòu)、納米級凹坑結(jié)構(gòu)及微納雙級凹坑結(jié)構(gòu)對植入體生物相容性的影響。結(jié)果表明,相對于微米級凹坑或納米級凹坑結(jié)構(gòu),微納雙級凹坑結(jié)構(gòu)更好地增強了細胞的粘附、伸展、生長和分化。最后,通過噴砂酸蝕、堿熱處理和離子置換的處理工藝,在純鈦表面上制備了含有鋅離子/鍶離子的微納復合結(jié)構(gòu)。通過表面形貌觀察和接觸角測量實驗發(fā)現(xiàn),離子置換的方法不會改變樣品表面的形貌,含有鋅離子或鍶離子的微納米結(jié)構(gòu)表面均表現(xiàn)出良好的親水性。細胞實驗表明,相對于拋光的表面,微納結(jié)構(gòu)表面增強了細胞的伸展、生長和分化。尤其重要的是,由于鋅/鍶離子的釋放,含有鋅/鍶離子的微納米結(jié)構(gòu)樣品對細胞行為的增強作用更加明顯。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.23;R318.08
【圖文】：

該方法是在真空環(huán)境下通過將離子束射到植入體的表面以達到改善其性質(zhì)逡逑或賦予其新功能的目的。例如，Ｊｍ等人［４７］利用該方法在鈦材植入體的表面引入逡逑了兩種新的物質(zhì)（鋅和銀）（圖１－７），通過體內(nèi)和體外實驗發(fā)現(xiàn)，處理后的樣逡逑品不僅增強了細胞的功能，還能夠有效的殺死細菌，從而表現(xiàn)出兩種離子在提高逡逑鈦植入體的成骨活性和賦予其良好抗菌性方面的協(xié)同作用。逡逑圖１－７純鈦表面Ａｇ或Ｚｎ注入前后的ＳＥＭ圖［４７］：邐（ａ）未處理的表面，（ｂ）邋Ｚｎ注入的表逡逑面，（ｃ）邋Ａｇ注入的表面，（ｄ）邋Ｚｎ與Ａｇ共同注入的表面逡逑（２）等離子噴涂法逡逑將（半）熔融下的材料通過設(shè)備高速的噴向樣品表面的方法稱為等離子噴涂。逡逑圖１－Ｓ為運用該方法獲得的含有Ｔｉ０２和Ｚｎ０／Ｔｉ０２的涂層表面［４８］？研究表明，所逡逑６逡逑

鍶或鎂離子會將鈦酸鈉中的鈉離子置換出來，而不改變表面的形貌，并且鍶離子逡逑或鎂離子可以持續(xù)從樣品表面釋放到環(huán)境中，從而更好的調(diào)節(jié)細胞的功能［５（）］。逡逑圖１－９所示為酸蝕，酸蝕＋堿熱處理，以及酸蝕＋堿熱處理＋離子置換后樣品在高逡逑倍鏡下的ＳＥＭ圖。逡逑７逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

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相關(guān)博士學位論文 前5條

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相關(guān)碩士學位論文 前3條

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本文編號：2722667