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本研究采用碱液处理、微弧氧化以及复合活化等三种技术对纯钛表面进行生物活化处理,使其表面在模拟体液(SimulatedBodyFluidSBF)中仿生矿化生成磷灰石涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析(EDX)、傅立叶转变红外光谱分析(FTIR)等检测手段,研究生物活化纯钛表面和仿生矿化钙磷涂层的表面形貌、组织结构、元素分布、表面化学成份的变化,并比较不同的生物活化处理方法对纯钛表面仿生矿化性能的影响,进一步研究纯钛表面仿生矿化磷灰石涂层的形成机理。
结果表明,三种生物活化处理后纯钛表面均具有生物活性,在模拟体液中能仿生矿化生成碳酸羟基磷灰石。
在碱液处理的条件下,纯钛表面经碱液处理形成的钛酸钠层对碳酸羟基磷灰石在纯钛表面的矿化沉积起促进作用,且随着碱液浓度的增加、浸泡时间的延长,钛表面仿生矿化的形成碳酸羟基磷灰石的能力提高。而且碱液的浓度比碱液处理的时间对纯钛表面仿生矿化性能的影响更大。本研究发现经过10mol/L的NaOH处理48小时后纯钛表面仿生矿化的性能最好,能生成均匀的、颗粒尺寸约20μm的碳酸羟基磷灰石层。该碳酸羟基磷灰石晶体具有(002)、(004)晶面取向生长特征。
采用微弧氧化的方法在纯钛的表面构建了一生物活性层。该生物活性层均匀多孔、孔径尺寸较大、含钙和磷元素。试样在模拟体液中浸泡15天后表面生成均匀碳酸羟基磷灰石层,碳酸羟基磷灰石晶体具有沿(002)、(004)晶面取向生长的特征。
为进一步提高纯钛微弧氧化后表面形成钙磷涂层的能力,本研究采用微弧氧化与碱液复合处理方法在纯钛的表面构建了生物活性极高的涂层。在不改变微弧氧化后氧化层表面形貌的条件下,通过碱液处理的方法引入了更多的Ti-OH基团,使该类方法处理的试样表面在6个小时内仿生矿化生成了均匀的碳酸羟基磷灰石层。生成的碳酸羟基磷灰石晶体也具有沿(002)、(004)晶面取向生长的特征。