本文關鍵詞：摻鋅羥基磷灰石涂層的制備及其耐腐蝕性、生物相容性評價，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬植入物例如醫(yī)用鈦及其合金由于良好的生物活性、耐腐蝕性及優(yōu)異的力學性能而受到生物材料界的關注。金屬植入物表面經(jīng)常涂覆上骨誘導生物活性材料,來確保它們在臨床上長久的成功運用。本文在醫(yī)用純鈦(Ti)表面通過電化學沉積(ED)方法制備羥基磷灰石(HAp)涂層,為了提高HAp涂層的耐腐蝕性、抗菌性及生物活性而摻入鋅離子(Zn2+)。通過實驗得出,制備摻鋅羥基磷灰石(ZnHAp)涂層,電解液中鋅離子的較優(yōu)摻入量是5×10-2mol/L,較佳沉積電流是1mA,較佳沉積時間是900s,較佳沉積溫度是65°C。在較優(yōu)條件下制備得到的ZnHAp涂層均勻致密,其間形成的蜂窩狀結構可能增強材料的生物相容性,對細胞的粘附起到關鍵作用。利用掃描電子顯微鏡(SEM),X射線衍射儀(XRD),能量射散X射線分析儀(EDS),傅立葉紅外光譜儀(FTIR)對制得的ZnHAp涂層結構,微觀形貌,成分及元素分布等進行了表征,并探討了ZnHAp內(nèi)在的形成機理。ZnHAp的XRD峰相對于HAp(JCPDS No.09-0432)的平移說明Zn成功地摻雜到涂層中。FTIR光譜表明碳酸化的ZnHAp結構是缺鈣的,HAp中摻入Zn對HAp沒有結構性的改變。ZnHAp涂層的平均晶體大小是22 nm。Zn HAp涂層厚度大約是7μm,Zn在涂層表面是均勻分布的。根據(jù)EDS的結果可知Zn在ZnHAp中的摻雜量大約是1.33wt.%。ZnHAp涂層是菊花簇狀、均勻致密的針狀,且一簇一簇菊花之間存在的一定的孔隙,可能利于成骨細胞粘附生長。研究了ZnHAp涂層抗大腸桿菌(E.coli)的抗菌活性,抗菌結果表明,ZnHAp涂層中的Zn2+明顯提高植入物表面HAp涂層的抗菌特性。使用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)方法測量鋅離子的釋放量,得到鋅離子能夠維持長期穩(wěn)定的釋放,表明涂層能達到長期穩(wěn)定的抗菌效果。動電位極化試驗揭示,ZnHAp涂層表面比HAp涂層表面和裸Ti具有更優(yōu)異的耐腐蝕性。在模擬體液(SBF)中浸泡144h進行的體外生物活性研究揭示,Ti基體表面堆積有大量的磷灰石,說明ZnHAp涂層有很強的誘導磷灰石形成能力,且涂層具有較優(yōu)良的生物活性。此外,涂層表面MC3T3-E1成骨細胞黏附鋪展的形態(tài)學觀察實驗表明,細胞在ZnHAp涂層表面粘附狀況良好,在ZnHAp涂層上比在HAp涂層和裸Ti上明顯的增強了體外細胞相容性。MTT實驗表明,細胞培養(yǎng)5天后,ZnHAp涂層上的細胞顯示了比對照組更優(yōu)越的細胞生存力。這個結果意味著在ZnHAp涂層中Zn的釋放或出現(xiàn)比粗糙度更能促進細胞的生長,因為Zn的釋放可以促進細胞的生存能力,Zn的出現(xiàn)可能改變表面促進細胞粘附的潛力。在本工作中,通過ED方法在純Ti表面制備鋅修飾羥基磷灰石涂層,研究了涂層的微觀結構,形貌和組成。隨后,研究了涂層樣本的體外生物活性,抗腐蝕特性,細胞相容性。
【關鍵詞】：電化學沉積 鋅羥基磷灰石涂層 生物相容性
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 羥基磷灰石簡介11-12
• 1.2 羥基磷灰石涂層的制備方法12-15
• 1.2.1 等離子噴涂法12-13
• 1.2.2 溶膠凝膠法13
• 1.2.3 涂覆燒結法13
• 1.2.4 激光熔覆法13-14
• 1.2.5 射頻磁控濺射法14
• 1.2.6 仿生物礦化法14
• 1.2.7 電化學沉積法14-15
• 1.3 羥基磷灰石涂層的的國內(nèi)外研究進展15-16
• 1.4 醫(yī)用金屬鈦簡介16-17
• 1.5 本論文的研究目的及特點、研究內(nèi)容和技術路線17-19
• 1.5.1 研究目的及特點17
• 1.5.2 研究內(nèi)容17-18
• 1.5.3 技術路線18-19
• 第二章 醫(yī)用鈦表面ZNHAP涂層的制備19-29
• 2.1 引言19-20
• 2.2 電化學沉積原理20-21
• 2.3 實驗設備、實驗材料及試劑21
• 2.4 實驗過程21-23
• 2.5 涂層表征與測試儀器23
• 2.6 實驗結果與討論23-28
• 2.6.1 NaOH預處理對Ti基體的影響23-24
• 2.6.2 不同鋅離子濃度對ZnHAp涂層的影響24-25
• 2.6.3 電沉積電流對ZnHAp涂層的影響25-26
• 2.6.4 電沉積時間對ZnHAp涂層的影響26-27
• 2.6.5 電沉積溫度對ZnHAp涂層的影響27-28
• 2.7 本章小結28-29
• 第三章 醫(yī)用鈦表面ZNHAP涂層的表征29-37
• 3.1 前言29
• 3.2 實驗設備及試劑29-30
• 3.3 實驗過程30
• 3.3.1 ZnHAp涂層的電沉積30
• 3.3.2 涂層表征與測試儀器30
• 3.4 實驗結果與討論30-35
• 3.4.1 ZnHAp涂層的特點30-34
• 3.4.2 ZnHAp涂層形成的機制34-35
• 3.5 本章小節(jié)35-37
• 第四章 ZNHAP涂層的抗菌性和生物相容性評價37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 實驗過程及結果37-48
• 4.2.1 抗菌實驗37-39
• 4.2.2 鋅離子的釋放實驗39
• 4.2.3 耐腐蝕行為的評價39-42
• 4.2.4 體外生物活性反應42-45
• 4.2.5 細胞粘附和活性評價45-46
• 4.2.6 細胞增殖實驗46-48
• 4.3 結論48-49
• 第五章 全文總結與展望49-51
• 5.1 全文總結49
• 5.2 后續(xù)工作展望49-51
• 致謝51-52
• 參考文獻52-58
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果58-59

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