人工唾液中白色念珠菌对钛材的腐蚀影响

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由于具有良好的耐蚀性、较强的机械性和较好的生物相容性,自上世纪80年代以来,钛及其合金作为牙种植体、牙托、牙矫正丝等硬组织代替材料和正畸材料被广泛地用于牙科领域。众所周知,钛及其合金的强耐蚀性是由于其表面能够形成Ti02钝化膜,然而处于钝态的钛及其合金仍具有一定的反应能力,即钝化膜的溶解和修复(再钝化)处于动态平衡,在这种情况下,外界环境的改变很容易打破这种平衡。口腔是一个复杂的弱酸性微生态系统,其中含有病毒、原虫、真菌、细菌等多种微生物,真菌占到了其中的60%以上,大量真菌的存在可能会对口腔植入材料造成影响。之前研究者们开展了一系列有关细菌一金属腐蚀的研究,并在大量研究的基础上总结得到了细菌—金属腐蚀的基本规律,提出—系列腐蚀机理,但是由于腐蚀环境复杂多变,腐蚀研究者们有些观点相左,目前尚无统一的腐蚀机理。此外,有关真菌—金属腐蚀的研究较少,腐蚀机理尚不清晰,白色念珠菌是一种常见的真菌,研究白色念珠菌与钛材的相互作用对于后期系统研究真菌对金属的腐蚀作用具有重要意义。本文利用了荧光显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜等表面分析技术系统地研究了白色念珠菌在钛及其合金表面微生物膜的形成情况,同时利用开路电位、动电位极化和电化学阻抗谱等电化学方法研究了白色念珠菌对钛及其合金的腐蚀电化学行为,此外,实验中还利用紫外—可见光谱、红外光谱及能谱方法研究了白色念珠菌代谢产物和腐蚀产物类型,以期弄清白色念珠菌对钛及其合金的腐蚀影响,探明相应的腐蚀机理。具体结果如下:(1)白色念珠菌能够在纯钛、Ti-6Al-4V合金和TiNi合金表面形成微生物膜,该微生物膜的形成是一个随时间不断积累的过程,14天后每种材料表面均形成了具有一定厚度的微生物膜,但是微生物膜的状态因材料不同而有所差别。白色念珠菌在纯钛表面形成以菌丝为主的三维立体结构微生物膜,在Ti-6Al-4V合金表面形成菌丝和酵母相互交错的微生物膜,而在TiNi合金表面形成的微生物膜则主要由酵母组成。三种材料表面的微生物膜厚度从厚到薄依次是:纯钛>TiNi合金>Ti-6A1-4V合金,三种不同的微生物膜在钛材表面附着,对材料产生不同的影响。(2)白色念珠菌产生的代谢产物、胞外聚合物基质及微生物膜的形成,共同导致了钛及其合金腐蚀电化学的变化,总的表现为Ecorr的正移、icorr的增加及Rct的减小,但是对于不同金属来说又显示出不同的影响。在含有白色念珠菌的人工唾液中,纯钛Ecorr出现明显波动,icon不断增加,Rct不断减小,表明当白色念珠菌存在时纯钛发生明显的点蚀,对于Ti-6Al-4V合金而言,Ecorr不断正移,icon增加明显,表明当白色念珠菌存在时Ti-6Al-4V合金腐蚀严重,而对于TiNi合金,icorr变化不大,材料表面未见明显腐蚀现象,说明白色念珠菌对TiNi合金腐蚀影响较小。(3)白色念珠菌的存在会导致金属的腐蚀,结合紫外光谱测试结果可知,含有白色念珠菌时,纯钛和Ti-6Al-4V合金的钛吸收峰较强,表明这两种金属的腐蚀加速,对于TiNi合金而言,EDS研究结果表明Ni2+的溶解多于Ti4+,且在260nm左右有菌时钛的吸收峰低于无菌时,说明白色念珠菌存在时TiNi合金中的钛的腐蚀受到抑制。结合SEM结果可知,在含有白色念珠菌时,三种钛材表面腐蚀程度不同,以纯钛腐蚀最严重,且白色念珠菌的存在导致了纯钛的点蚀现象,Ti-6Al-4V合金表面粗糙度增加,TiNi合金表面未见明显腐蚀现象。(4)在三种不同合金存在的情况下,白色念珠菌代谢产物酸碱性不同,形成的微生物膜形态不同,所引发的电化学腐蚀行为也不同,说明微生物腐蚀研究是一个复杂的过程要综合考虑真菌种类与材料对腐蚀的影响。
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