锌掺杂钛基表面微/纳复合结构的制备及其生物相容性的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ospriteo
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本课题早期的研究以硝酸盐作为电解液在大电流阳极氧化作用下制备出包含有序介孔阵列的TiO2微/纳复合涂层,这种涂层更有益于促进骨整合。但是,在大电流阳极氧化过程中并未将活性元素载入涂层中,导致该涂层的生物活性较低。基于此,本课题以Zn(NO3)2作为电解液的主要成分,通过大电流阳极氧化法,在钛基材料表面构建了这种Ti O2微/纳复合涂层,进一步地,通过调整电解液中的pH,可将电解液中的锌元素掺杂到涂层的表面。考察了电流密度、电压大小、电解液浓度等参数对所形成表面的微观形貌的影响,以及锌掺杂和释放的规律。在此基础上,以成骨细胞作为体外模型,通过对成骨细胞的培养,考察其在涂层表面的活性、增殖、以及细胞功能的变化情况。通过本文的研究,得出如下结论:(1)通过大电流阳极氧化法,在钛基表面构建了一层微/纳复合涂层,不同于纳米管结构,在该结构中,孔壁之间相互铰链,具有蜂窝状的介孔阵列结构,此外涂层与基体结合紧密,力学性能较高。(2)通过比较电解液在阳极氧化过程中对氧化层表面结构的影响,证明NO3-在TiO2纳米孔阵列结构的形成过程中发挥着重要的介导作用。(3)所形成的TiO2氧化层的表面粗糙度和介孔尺寸均随电流密度的升高而增大,随电解液浓度的升高而减小;在恒压模式下电压超过30 V后才能在氧化层表面形成有序的介孔结构;(4)Zn元素的掺杂与否受到电解液中pH的影响;并且,锌的掺杂量随电解液中Zn(NO3)2浓度的增大而提高,锌元素以ZnO的形式存在于氧化层中;(5)锌离子的释放能够促进细胞铺展,加快细胞增殖,同时还能提高碱性磷酸酶的活性,诱导成骨分化。但是锌离子的释放量超过10.5μg/cm2*day便会打破机体的离子平衡,从而导致细胞出现坏死。
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