| 题名 | 微弧氧化法在Ti2448合金表面制备生物活性氧化膜的研究 |
| 作者 | 陶晓杰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-03-04 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 郭正晓 |
| 关键词 | Ti2448合金 表面改性 微弧氧化 生物活性 抗腐蚀 细胞增殖 蛋白质吸附 |
| 其他题名 | Synthesis of a bioactive oxide layer on a Ti2448 alloy by micro-arc oxidation |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | Ti2448合金是一种新型的高强度多功能型钛合金，具有很多优异的特点，如较低的杨氏模量、较好的可恢复弹性应变和能量吸收率；较高的强度、不含有毒元素等。但这种合金仍属于生物惰性材料，其表面自发形成的钝化膜在生理条件下不能诱导生物活性物质形成，需经表面改性处理以赋予其生物活性才能满足临床要求。本文采用微弧氧化和热处理相结合的方法在Ti2448合金表面生成一层具有多孔形貌的含钙氧化膜,并对该氧化膜的生物活性、抗腐蚀性能和细胞黏附、增殖、蛋白质吸附等组织相容性进行评价。 本研究确定了一种微弧氧化和热处理相结合的表面处理方法,简称为MH处理。微弧氧化工艺为醋酸钙水溶液作为电解质，直流稳压电源作为工作电源，最终工作电压为250伏。热处理工艺为600oC热处理1小时，炉冷至室温。氧化膜由薄而致密的内层和多孔的外层组成，总厚度可达4µm；氧化膜的粗糙度有显著增加；氧化膜的化学成分主要包括TiO2、CaO、Nb2O5和SnO2，其中TiO2有锐钛矿和金红石两种结构；氧化膜与基体的结合力较好；经模拟生理溶液浸泡实验，七天内氧化膜表面生成完整的磷灰石层。上述研究表明，这一表面处理工艺获得的氧化层有利于提高Ti2448合金的生物活性。 初步探索了微弧氧化，碱处理和热处理的三步处理方法，简称MAH处理。微弧氧化和热处理方法同上，碱处理工艺是60oC，5 M NaOH溶液处理24小时。应用此方法在Ti2448合金表面生成一层具有网格状精细结构的多孔层，其化学组成为Na2TiOx、CaTiO3 和 Nb2O5，此方法进一步提高了合金的表面生物活性。 研究了Ti2448合金在模拟生理环境中的抗腐蚀性能及上述两种表面处理方法对其抗腐蚀性能的影响。Ti2448合金在偏酸性介质中及含有 H2O2或蛋白质的介质中，抗腐蚀性能优于c.p.Ti和 Ti-6Al-4V合金；在近中性和碱性环境中时基本与c.p.Ti和 Ti-6Al-4V合金相当。MH处理后的样品，其抗腐蚀性能比未经处理的合金有明显的提高。氧化层的成分主要包括TiO2和 Nb2O5，它们均为惰性氧化物，在腐蚀体系中的溶解度很低，对合金的抗腐蚀性能有良好作用。MH处理后的样品表面存在大量小孔，但不降低其抗腐蚀性能。MAH处理后的合金抗腐蚀性能也高于未经处理的样品，但低于经MH处理后的样品。 最后研究了MH处理工艺对Ti2448合金表面的细胞黏附、增殖和蛋白质吸附等组织相容性的影响。处理后，样品表面层上的细胞数量明显增加；细胞出现大量伪足，抓附在小孔和台阶处，相互联通，表明细胞活性更好。样品更易吸附蛋白质，蛋白质的吸附量增加。对于不同蛋白质（牛血清蛋白和牛血红蛋白），样品吸附牛血清蛋白质的量要比牛血红蛋白质多，有利于新骨形成。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 137 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17045]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陶晓杰. 微弧氧化法在Ti2448合金表面制备生物活性氧化膜的研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
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