医用Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面自组装活性抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性

为改善新型近β钛合金Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)的抗凝血性能和血液相容性,通过溶胶-凝胶和表面官能化技术在TLM合金表面制备出一层活性TiO2薄膜,再利用自组装技术在TiO2薄膜表面构建一个肝素-白蛋白多层功能复合涂层。利用Raman光谱分析改性处理后TLM合金表面涂层的相组成,借助SEM、AFM研究了复合涂层的表面形貌和微观特征,通过溶血率测试、血小板粘附试验对TLM合金表面改性前后的血液相容性进行评估。结果表明,经表面肝素-白蛋白复合涂层修饰处理后,TLM合金的溶血率显著降低,表面粘附的血小板数量明显减少且激活反应轻微,即TLM合金的抗凝血性能和血液相容性均得到了明显改善。     

医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面自组装抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性(英文)

为了提高新型近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)的抗凝血性能,先通过优化溶胶凝胶技术在TLM合金试样表面制备出一层致密、均匀的TiO2薄膜,再结合表面官能化处理和静电层自组装技术,在TiO2薄膜表面构建一个多层肝素功能涂层。通过XRD分析改性处理后TLM合金表面涂层的相组成,借助SEM、AFM研究功能涂层的表面形貌和微观特征,通过动态凝血时间、溶血率、血小板粘附实验对TLM合金表面改性前后的抗凝血性能和血液相容性进行评估。结果表明,经表面肝素化修饰处理后,TLM合金试样表面光滑、平整,同时材料表面的动态凝血时间延长,溶血率明显降低,试样表面粘附的血小板很少且没有被明显激活,TLM合金的抗凝血性能和血液相容性均得到了明显的改善。     

生物医用近β钛合金TLM表面官能化的研究

在新型近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb(TLM)表面用溶胶-凝胶法镀上一层TiO2薄膜,在500～1000℃热处理后,将薄膜分别用过硫酸钾溶液、双氧水/硫酸混合溶液、双氧水/盐酸混合溶液3种溶液处理以在薄膜表面引入活性OH.研究了3种不同溶液的处理效果以及处理时间对薄膜表面引入OH的影响.检测结果表明,3种溶液处理后均能在薄膜表面引入OH.双氧水和硫酸溶液及双氧水和盐酸溶液处理3 h后OH-密度就可达到峰值,而过硫酸钾溶液处理5 h后OH-浓度才能达到峰值,过硫酸钾溶液处理效果最好,其余两种溶液处理效果基本相同.薄膜表面引入OH-后,对蒸馏水的接触角降低,亲水性更好.     

Hydrothermal Surface Modification of a Low Modulus Ti-Nb Based Alloy

采用尿素溶液对一种低模量近?型钛合金(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo,或TLM合金)进行不同温度的水热处理。采用SEM、XRD、XPS、压入法和接触角测试分析了TLM合金处理后的表面结构、化学成分、附着性和亲水性。在105和120℃水热处理后,合金表面形成了钛酸铵的纳米片薄膜;而150℃水热处理后形成了纳米颗粒薄膜,由锐钛矿TiO2和Nb2O5组成。随后的400℃退火热处理使铵盐分解和二氧化钛结晶。生成的氧化物薄膜具有良好的附着性。复合处理增强了TLM合金的亲水性,这有利于改善其生物相容性。     

表面TiO2/HA改性Ti-5Zr-6Mo-15Nb的组织相容性及成骨活性

在含有羟基磷灰石的电解液中,通过微弧氧化法在新型近β钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb (TLE)表面制备一层多孔TiO2/HA(羟基磷灰石)复合涂层,再将试样浸入过硫酸钠和草酸的混合溶液中处理以进行表面活化.借助XRD、SEM和EDS研究了该多孔复合薄膜的组成和表面形貌,并通过动物体内植入实验研究了经上述表面改性处理前后的TLE合金的软组织和硬组织相容性,以及表面改性前后TLE合金的成骨活性.结果表明,经上述处理后的TLE合金表面覆盖一层多孔陶瓷薄膜,该薄膜主要由金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2,以及少量HA相组成.改性后的TLE合金具有良好的皮下组织、肌肉组织和骨组织相容性,成骨活性也好于未处理的Ti-5Zr-6Mo-15Nb 合金.     

NiTi形状记忆合金表面TiO2薄膜的制备及其血液相容性

采用溶胶-凝胶法在NiTi合金表面制备了TiO2薄膜,用DSC分析了凝胶在加热过程中发生的转变.结果表明:在NiTi表面形成金红石型TiO2薄膜;覆盖有TiO2薄膜的NiTi合金与NiTi基体及316L不锈钢、Ti6Al4V相比,凝血时间延长,溶血率下降,说明TiO2膜可提高NiTi合金血液相容性.     

Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金表面活性微弧氧化膜的制备及其骨诱导性(英文)

通过微弧氧化法在新型医用近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面制备一层含Ca、P多孔薄膜,再将其在胺基化溶液中活化处理以在薄膜表面引入NH-2。借助XRD、SEM和EDS研究该多孔复合薄膜的组成和表面形貌,并通过模拟体液浸泡实验、体外细胞培养实验和动物体内植入实验研究经上述表面改性处理后的Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的骨诱导活性。结果表明:该薄膜主要由金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2组成,是一种含有Ca、P的陶瓷混合物;薄膜在模拟体液中具有很好的生物活性,成骨细胞能够很好地在薄膜上分化、生长;表面覆膜处理的Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的体内骨诱导活性优于未处理的Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的。     

医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金微弧氧化膜的制备及性能研究

在新型近β医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)表面用微弧氧化法制备一层多孔薄膜,利用XRD、SEM、EDS考察了微弧氧化膜的晶相组成、表面微观形貌和元素特征,并通过体外模拟体液(SBF)浸泡和成骨细胞培养试验研究该微弧氧化膜的骨诱导活性。结果表明,TLM合金表面的微弧氧化薄膜主要由金红石型和锐钛矿型TiO2组成,金红石型TiO2所占比例较大。该微弧氧化膜是一种含钙磷元素、多孔、具有陶瓷特性的混合物,微孔布满整个膜层,且在内部相互交联相通,微弧氧化薄膜与TLM基体间的结合强度为43 MPa。该微弧氧化薄膜在模拟体液中可诱导生成活性羟基磷灰石,磷灰石沉积层与微弧氧化薄膜间的结合强度为31 MPa。细胞培养结果显示,成骨细胞能够在微弧氧化膜表面很好地黏附和生长。     

低模量钛合金表面水热法制备含银二氧化钛抗菌薄膜

目的提高医用低模量近β型TLM(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo)钛合金的抗菌性能。方法在200℃条件下,在硝酸银溶液中对TLM合金分别进行12,24 h水热处理,在其表面制备含银Ti O2抗菌薄膜。通过SEM,XRD,XPS等表征薄膜的微观结构及状态。以去离子水水热处理TLM合金作为参照,比较薄膜的亲水性,并采用抑菌圈法研究其抗菌性能。结果 SEM,XRD及XPS分析表明,水热处理后,TLM合金表面形成了Ti O2纳米晶粒组成的薄膜,薄膜中的钛和铌分别以Ti O2和Nb2O5形式存在,银以金属态存在。接触角测试结果表明,水热处理试样表面具有良好的光致亲水性,紫外光照射30 min后,水接触角从108°降低到10°以下。抗菌实验中,水热处理试样在对大肠杆菌和金黄葡萄球菌培养24 h后,产生了明显的抑菌圈,相比之下,对金黄葡萄球菌的抑菌圈较宽。结论硝酸银溶液水热法在医用钛合金表面可以合成含银Ti O2薄膜,具有工艺简便、处理温度低、抗菌效果明显等优点。     

316L不锈钢表面溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜

为提高316L不锈钢的生物相容性,采用溶胶-凝胶法在316L不锈钢上制备了TiO2薄膜,研究了改性前后316L不锈钢的耐腐蚀性及血液相容性。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了退火温度对TiO2微观结构的影响;采用电化学工作站测试了涂覆TiO2薄膜前后材料在模拟体液中的耐腐蚀性能;基于接触角测试结果,研究了退火温度对TiO2薄膜亲/疏水性能的影响,计算了TiO2薄膜的表面能及薄膜材料与血液的界面张力。结果表明:400℃和500℃退火的TiO2薄膜晶化为完整的锐钛矿结构,表面结构致密,接触角分别为76.9°和80.1°,在模拟体液中的自腐蚀电流分别为4.04μA/cm2和6.33μA/cm2,与血液间的界面张力远小于316L不锈钢。锐钛矿结构的TiO2薄膜具有良好的耐腐蚀性及血液相容性。     

钛合金阳极氧化法制备自组装纳米多孔结构薄膜的研究

以TLM钛合金为阳极氧化的基片,通过改变阳极氧化电压、钛合金相结构,找到制备纳米多孔阵列的参数,通过条件试验发现,在恒电压小于30 V时,通过时效处理的TLM钛合金表面可以制备得到TiO2纳米多孔结构薄膜     

多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的制备及其成骨性能

为提高多孔医用钛合金的生物活性,以实现快速骨整合,首先利用微弧氧化法在多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并通过水热处理在此涂层表面生成羟基磷灰石.通过XRD、SEM和EDS分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试试验对比研究了TLM合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物试验检测了表面活性次级微孔涂层改性后多孔TLM合金的成骨性能.结果表明,微弧氧化处理可在多孔TLM表面形成规整的含Ca、P相的次级微孔层,水热处理后次级微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能.     

钛合金阳极氧化法制备自组装纳米多孔结构薄膜

钛及钛合金在含有F-离子的电解液中阳极氧化,可自组装制备出有序TiO2纳米多孔或纳米管阵列薄膜,这类纳米阵列膜材料具有极大的内比表面积和优异的电子传输性能,可以用作纳米结构制备模板、高灵敏度传感器、染料敏化太阳能电池等。以TLM钛合金为阳极氧化的基片,通过改变阳极氧化电压、钛合金相结构,找到了制备纳米多孔阵列的参数,通过条件试验发现,在恒电压小于30V时,经时效处理的TLM钛合金表面可以制备得到合金元素掺杂的TiO2纳米多孔结构薄膜。     

钛表面三维连通纳米多孔结构膜层研究

采用阳极氧化法在电解液NaF水溶液中制备三维连通纳米多孔结构膜层。利用SEM、EPMA、XRD和XPS等方法对多孔膜层的表面形貌、相组成、成分组成进行研究。结果表明:不同浓度的NaF水溶液对多孔膜层的表面形貌、结构特征及孔径尺寸有较大影响;浓度为0.8mol/L时,制备的多孔膜层结构均匀,孔洞呈三维连通状。多孔膜层由Ti、O、Na3种元素组成,物相组成主要有TiO2和少量的Na2TiO3。     

铝合金钛锆转化膜槽液消耗规律的研究

目的在前期研制的新型铝合金表面钛锆转化膜工艺配方的基础上,进一步探索该新型工艺配方在连续使用过程中的消耗规律。方法通过在连续使用过程中对转化液中主要金属离子(钛、锆、M等)的含量测定分析,找出该成膜剂的消耗规律。采用电化学工作站和SEM对槽液连续使用过程中膜层的耐蚀性能及微观形貌进行表征。结果转化液中的主要成膜成分钛、锆、M的消耗质量比例基本不变,为5:1:4。XPS分析显示,膜层主要由金属氧化物(TiO_2、ZrO_2、Al_2O_3、M_2O_5)、金属氟化物(ZrF_4、AlF_3)和金属有机络合物等组成。随着成膜的不断进行,膜层的耐蚀性能有所下降,自腐蚀电流密度由最初成膜时的0.11μA/cm~2增加到1.24μA/cm~2,但仍低于铝合金基体的自腐蚀电流密度(7.53μA/cm~2)。随着连续成膜,膜层表面的微观裂纹不断变宽,在连续成膜到第80片时,铝合金表面有的位置已经不能成膜。结论钛锆转化液在连续使用过程中,转化液中的主要成膜成分按一定比例消耗,膜层的耐蚀性能随着连续成膜有所下降,因此有必要及时对转化液进行补加和校正。     

3D打印Ti-6Al-4V钛合金表面纳米孔洞制备技术

目的 通过3D打印技术制得钛合金,并构建出微米级多孔粗糙表面,再通过阳极氧化表面处理技术在微米级多孔粗糙表面构建出纳米级结构.方法 首先,通过高压水处理与酸蚀处理相结合的方法,对3D打印钛合金表面进行前处理,去除不良结合的球形粉末颗粒,降低3D打印钛合金表面的粗糙度及各向异性.然后,通过阳极氧化处理,在3D打印钛合金表面制备出具有纳米级孔洞的TiO2类骨膜层.结果 3D打印钛合金表面存在较大的各向异性,导致后续的电化学过程中电场放电不均匀,形成的TiO2类骨膜层稳定性差,而阳极氧化的前处理方法可有效解决这些问题.此外,纳米多孔结构抑制了阳极氧化处理中不稳定放电现象的发生,保证了膜层表面颜色的均匀性,且使膜层与钛或钛合金结合牢固,可在3D打印钛合金表面构建纳米级膜层结构.结论 该工艺方法制备的3D打印钛合金表面膜层的成膜速率和稳定性较好,膜层呈三维网状结构,大孔内附有小孔.该结构有利于细胞在其表面更好地粘附、分化和增殖,是理想的医用植入材料.     

(Ni-Mo)-TiO2纳米薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能

以恒电流复合电沉积方法制备(Ni-Mo)-TiO2薄膜。采用SEM、XRD和DRS对薄膜的表面形貌、相结构和光谱特性进行表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性进行测定,讨论罗丹明B溶液的pH值、通入气体以及不同辐射光波对薄膜光催化性能的影响,并推测光催化机理。结果表明:(Ni-Mo)-TiO2薄膜是由TiO2纳米粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合薄膜。薄膜具有较高的光催化活性,在可见光和紫外光照射下,罗丹明B的降解率分别为多孔P25 TiO2粒子薄膜的2.0倍和1.7倍。复合薄膜光催化活性的提高主要源于在薄膜层中能有效形成(Ni-Mo)/TiO2异质结和良好的电子通道,它一方面可以促使光生电荷的分离,另一方面加速了氧气与激发电子的还原反应。