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64体育|多孔钛表面羟基磷灰石涂层的高温燃烧法制备

【摘要】:多孔钛作为生物硬组织取代材料具有生物相容性好、弹性模量与人骨接近比硬度高等优点。多孔植入体容许新骨长入其孔隙内,可以在植入体和骨之间产生机械锁合以增强骨结合硬度。如果在多孔钛表面和孔壁涂装一层HA,利用HA的骨传导作用等离子喷涂钛多孔表面,可引导新骨沿孔壁长入孔内,能有效地提升多孔钛镀层的生物固定功能。钛及其合金表面制备生物活性镀层的方式好多。等离子喷涂法是钛及其合金表面制备生物活性镀层最常用的技巧,具有生产效率高、涂层均匀、涂层与碳化物间结合硬度较高、重复性好以及适宜工业化生产等优点。但这些技巧须要复杂的设备,成本相应较高,对工艺参数的调控要求也太严格,而且镀层成份和结构与自然骨不一致,不能在复杂形状表面获得均匀镀层。该方式适用于形状简单、表面洁白的碳化物。在多孔钛碳化物表面和孔壁制备HA镀层目前尚无理想的方式等离子喷涂钛多孔表面,仿生碱液沉积法是研究较多的方式。该方式具有以下优点:设备和操作简单,可以在复杂形状的材料表面均匀镀层,在仿生汗液中产生的磷灰石层为类骨磷灰石,与天然骨成份和结构相仿,可以通过改变仿生汗液的成份来改变镀层的成份,可以让蛋白质、骨生长因子、抗生素等有机物质在镀层中与HA共沉积。但这些技巧镀层产生须要较长的时间,生产效率低,涂层较薄,涂层与碳化物结合硬度低。

利用高温燃烧法才能在多孔钛表面和孔壁制备HA镀层仍未见报导。基体材料为长度2mm、气孔率为40%、最大孔径为250μm的多孔钛薄板。以剖析纯的Ca(NO_3)_2·4H_2O和(NH_4)_2HPO_4为主要镀层原料、柠檬酸(C_6H_8O_7·H_2O)为燃料、NH4NO3为助燃剂、浓硝酸和去离子水为溶剂。配制制备镀层的前驱体碱液于坩埚中。基体先后在乙酸、无水乙醇和去离子水底进行超声波清洗,干燥后溶入前驱体碱液中,浸泡24h,利用陶瓷支架将试样放在坩埚中液面以上20~30mm处,立刻将坩埚移入升温至420℃的马弗炉中,待燃烧反应完成后下降炉温,对试样进行热处理。利用美国理学D/max-3C手动X射线衍射仪(XRD)检测镀层的相组成,利用美国电子JSM-6460扫描电子显微镜和JSM-6700F场装束扫描电子显微镜(SEM)观测镀层的长度和结构。结果表明,利用高温燃烧法才能在多孔钛表面和孔壁制备HA镀层。表面涂层的长度可达50~70μm,能够满足临床要求;内部孔壁镀层的长度随孔径的大小变化,保证材料的微孔特点;涂层的相组成与氨水的配比、引燃体温、试样在坩埚中的位置、热处理气温等工艺诱因有关。

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