本文關鍵詞：鈦基體表面水熱法調控制備納米羥基磷灰石復合涂層的研究

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【摘要】：金屬純鈦(Titanium, Ti)及鈦合金本身作為一種生物醫(yī)用材料由于其優(yōu)異的理化機械性能被廣泛地應用于臨床骨科及植入醫(yī)學中,但其生物惰性不能誘導周圍骨組織的生長,限制了其進一步地發(fā)展,所以需要對鈦基體表面進行改性及修飾以提高其生物性能；羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2, Hydroxyapatite, HAP)作為一種與人體自然骨組織成分與結構均相仿的鈣磷生物陶瓷,具有良好的生物活性及生物相容性,與鈦基體結合正好可以彌補其機械性能的不足,所以在鈦基體表面制備羥基磷灰石復合涂層是一種理想的方式使兩者結合共同發(fā)揮其最大優(yōu)勢成為新一代的生物醫(yī)用材料。最新通過海洋貽貝學發(fā)現(xiàn)了多巴胺優(yōu)異的材料黏合性能從而推動了仿生學的研究,而水熱法作為涂層制備一直以來的熱點方法之一,基于這兩點本論文提出分別使用仿生水熱法以及模板水熱法在鈦基體表面制備納米羥基磷灰石復合涂層,主要內容如下：(1)仿生水熱法即先通過仿生礦化的手段在鈦基體表面構筑一層羥基磷灰石種子層,再進一步地水熱沉積為羥基磷灰石涂層。經過X射線衍射(X-ray Diffraction, XRD)、掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)、傅里葉紅外光譜(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR)等表征手段證實了仿生礦化階段為種子層的生成提供必要的基礎以及水熱沉積階段晶種的加速成核和生長,最后得到的納米羥基磷灰石復合涂層無論基體和涂層都保持了純相,沒有雜相以及副產品生成,另外,接近其理論形貌的六棱柱納米羥基磷灰石粒子完好地覆蓋在鈦基體表面,以一種多孔鈦表面／聚多巴胺膜層／羥基磷灰石晶種／納米棱柱羥基磷灰石的多層結構形式組成,同時所觀察到的納米復合涂層是均勻的、無裂紋的、以及具有一定合適的厚度與基體緊密結合的,從而可以考慮作為優(yōu)良的生物材料應用于人體植入支架、藥物載體等多方面醫(yī)藥用途；上述所有的制備步驟都只采用化學方法處理,反應條件相對緩和,反應最高溫度不超過180℃,優(yōu)化的制備參數(shù)為：采用Piranha溶液活化鈦基體、植種時間為2d、水熱絡合劑為EDTA、pH值為10、水熱反應溫度為180℃、水熱反應時間為24h。(2)模板水熱法即使用左旋多巴胺作為水熱模板劑在鈦基體上一步合成羥基磷灰石涂層。通過上述表征手段證實了微量左旋多巴胺的添加對羥基磷灰石的物相組成和微觀形貌起到一定的模板調控作用并有利于在鈦基體上制備聚多巴胺／羥基磷灰石復合薄膜。通過添加左旋多巴胺得到的羥基磷灰石粒子組成上更加接近于近似于人體自然骨組織成分的碳酸化羥基磷灰石(Carbonated Hydroxyapatite, CHAP);其形貌為納米片多級層狀結構,為羥基磷灰石天然及生物環(huán)境下所具有的獨特的微觀結構形貌。優(yōu)化的制備參數(shù)為：采用Piranha溶液活化鈦基體、水熱模板劑左旋多巴胺的添加量為5mM、pH調節(jié)劑及沉淀劑尿素的添加量為0.5M、水熱反應溫度為180℃、水熱反應時間為24h。
【關鍵詞】：納米復合材料 羥基磷灰石涂層 仿生合成 水熱合成 左旋多巴胺
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4;R318.08
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 生物材料簡介12-14
• 1.2 羥基磷灰石14-19
• 1.2.1 羥基磷灰石簡介14-16
• 1.2.2 羥基磷灰石應用進展16-17
• 1.2.3 羥基磷灰石合成、改性及涂層制備17-19
• 1.3 聚多巴胺薄膜19-21
• 1.3.1 多巴胺簡介19
• 1.3.2 聚多巴胺薄膜應用進展19-21
• 1.4 選題意義及研究內容21-22
• 參考文獻22-28
• 第二章 實驗材料、儀器及表征方法28-32
• 2.1 實驗材料與試劑28-29
• 2.2 實驗儀器與設備29-30
• 2.3 表征與測試方法30-31
• 2.3.1 X射線衍射儀(X-ray diffraction,XRD)30
• 2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(Field emission scanning electron microscope,FESEM)30-31
• 2.3.3 X射線能譜儀(Energy dispersive X-ray spectrometer,EDS)31
• 2.3.4 傅里葉變換紅外光譜儀(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)31
• 2.3.5 激光共聚焦拉曼光譜儀(Laser Confocal Micro-Raman Spectroscopy)31
• 2.4 數(shù)據處理與作圖31-32
• 第三章 仿生水熱法制備羥基磷灰石涂層32-51
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實驗部分33-34
• 3.3 結果與討論34-48
• 3.3.1 表征測試結果34-39
• 3.3.2 基體的影響39-40
• 3.3.3 植種時間的影響40-42
• 3.3.4 水熱溫度的影響42-43
• 3.3.5 水熱時間的影響43-45
• 3.3.6 水熱pH值的影響45-46
• 3.3.7 水熱絡合劑的影響46-47
• 3.3.8 機理探討47-48
• 3.4 本章小結48-49
• 參考文獻49-51
• 第四章 模板水熱法制備羥基磷灰石涂層51-63
• 4.1 引言51-52
• 4.2 實驗部分52-53
• 4.3 結果與討論53-60
• 4.3.1 模板劑添加量的影響53-59
• 4.3.2 制備參數(shù)的影響59-60
• 4.3.3 機理探討60
• 4.4 本章小結60-61
• 參考文獻61-63
• 第五章 全文總結及展望63-65
• 攻讀碩士學位期間獲得的研究成果65-67
• 致謝67

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