钛表面微纳结构的制备及其对功能性物质装载释放的影响

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nanguo345
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钛及其合金由于其优异的生物相容性以及良好的机械性能,被广泛用在硬组织修复、替换等领域。但钛的生物活性差,植入人体后以机械锁合的方式与骨组织结合,而不是有效的骨键合,长期服役可能会引起植入物的松动,造成植入失败。并且钛基植入物在植入人体后有可能引发感染,严重影响植入物在人体内的正常服役,而且增加患者的痛苦。为解决钛基植入物面临的上述两个问题,本文首先拟结合喷砂酸蚀和阳极氧化技术在钛表面构建具有良好生物活性的微纳结构,然后采用离心紫外还原的载银工艺,将抗菌剂银装载到该微纳结构的二氧化钛纳米管内,以获得良好的抗菌性。通过SEM、EDS、XRD、XPS、TEM以及AFM对所得材料的表面形貌、成分、相组成、结构、粗糙度等进行了表征。通过缓释实验,对银的释放行为做了探究。通过接触角实验,对润湿性做出了评价。通过菌落数、吸光度、抑菌圈、细菌活性以及细菌染色等抑菌实验,对材料的抑菌性进行了评价。通过模拟体液浸泡实验和细胞共培养实验,分别对材料的生物活性和细胞相容性进行了评价。得到的主要结论如下:(1)通过喷砂处理可在钛表面形成微米结构,经1%氢氟酸与15%的硝酸混合液处理可去除微米结构中残留的喷砂颗粒,并且表面结构更加均匀。在后续阳极氧化处理中,电解液中的含水量对表面形成的纳米结构有直接影响。当氟化铵、乙二醇电解液中的含水量为3%时,得到纳米孔结构;当含水量为5%时,得到直径为100 nm左右的纳米管结构;当含水量为7%时,纳米管上端出现劈裂形成纳米线结构;当含水量为9%时,纳米管劈裂现象加剧,纳米线增多。(2)载有抗菌剂银的微纳结构中,纳米管的直径为100 nm左右,纳米管阵列层的厚度为3μm左右,银以单质的形式装入到纳米管中,在水性条件下的缓释时间可达30天以上。银的载入对微纳结构表面的粗糙度影响很小,但使得润湿性有所下降。(3)抑菌实验表明,载银微纳结构具有较长期的杀灭大肠杆菌的能力,表现出良好的抗菌性。(4)模拟体液浸泡实验表明,载银微纳结构具有在模拟体液中诱导磷灰石生成的能力,说明该结构具有良好的生物活性。(5)细胞实验表明,载银微纳结构促进了成骨细胞MC3T3-E1的增殖,且细胞在其表面贴附、铺展充分,这说明该载银微纳结构具有良好的细胞相容性。
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