当前,全球老龄化问题持续加剧,骨缺损的发生和骨骼的修复人次也不断激增,使得人造骨修复材料受到广泛的高度关注。临床上使用最为广泛的人工骨骼替代材料是以钛及其合金材料为代表的惰性生物材料,但因不具备生物活性而在临床应用中受限,最常用且具有广阔前景的解决方法是在钛合金表面原位制备TiO2涂层,再引入Ca、P等生命元素构建活性涂层,然而在活性涂层诱导下新骨的生长十分缓慢,恢复周期很长。已证实的骨骼压电特性为骨骼修复材料提供了新的方向,使其能兼具良好的生物相容性、促进成骨细胞黏附增殖、诱导新骨形成的优良性能,缩短骨骼恢复周期。因此,本文采用阳极氧化法在钛表面原位制备TiO2纳米管涂层,并结合溶胶凝胶法在表面构建具有压电特性的BaTiO3涂层,系统深入研究制备工艺对钛表面生物压电涂层组分、形貌、结构以及生物性能等的影响,阐明压电效应对表面矿化的作用机理,以及纳米管结构的药物缓释机理,从理论上探究了生物压电涂层在骨整合中的作用,从实验上为表面改性钛及其合金植入体的临床研究提供基础数据,取得的主要研究成果如下:(1)优化了阳极氧化法在钛表面制备TiO2纳米管层的工艺参数,结果表明,阳极氧化电压为60V、二次阳极氧化时间为30min、氟化铵溶液浓度为0.5wt.%时,所得到TiO2纳米管层孔径和管长适中,结构清晰,致密有序,膜层结合力较好,润湿性能较佳。(2)采用溶胶浸渍法在TiO2纳米管层表面构建BaTiO3涂层,退火温度为750℃时,物相为纯钛酸钡,随着溶胶旋涂转速增加,物相组成不变,表面BaTiO3颗粒分布不均,涂层厚度降低,粗糙度增加,结合力和润湿性变差,腐蚀电位减小,耐腐蚀性能变弱。(3)通过体外模拟浸泡实验,在SBF浸泡第7天时,极化后TiO2纳米管-BaTiO3涂层表面出现大量颗粒状磷灰石沉积物,涂层的润湿性能进一步提升,并且纳米管结构对阿仑膦酸钠、硫酸庆大霉素等药物释放有显著的缓释作用,能有效延长药物释放时间,药物抗菌性能优良。