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。     

钛合金表面微弧氧化／水热处理复合陶瓷层的性能研究

对微弧氧化后的Ti6Al4V合金表面进行了水热处理,对处理后涂层的成分、形貌及其在Hank's模拟体液中的腐蚀性能进行了研究.试验结果表明:水热处理后,微弧氧化层中以无定形态钙磷酸盐存在的Ca、P元素转化为针状羟基磷灰石,厚度约为5μm,并在微弧氧化膜微孔边缘和底部优先生长.与微弧氧化层相比,水热处理后涂层的粗糙度明显下降,同时显微硬度下降约1/3.电化学腐蚀试验表明:微弧氧化显著改善了钛合金在模拟体液中的耐腐蚀性能;水热处理钛合金自腐蚀电位低于纯钛合金,但当处于人体电位0.4～0.6V(vs.SCE)范围时,微弧氧化/水热处理钛合金的腐蚀电流比纯钛合金低1个数量级.     

Zr-4合金微弧氧化层的生物摩擦学性能

采用含Ca、P电解液,450V微弧氧化在Zr-4合金表面制备氧化膜层,在25%小牛血清润滑条件下做球盘往复式摩擦磨损试验,重点研究了氧化膜层的摩擦磨损特性。结果表明,微弧氧化膜层含Ca、P,主要由立方相氧化锆、四方相氧化锆和少量单斜相氧化锆构成,膜层表面粗糙多孔,有少量的微裂纹。Zr-4合金微弧氧化层与Si3N4球的摩擦因数低于Zr-4合金与Si3N4球的,氧化膜层硬度较高,摩擦副间的接触面积较小,膜层微孔储存小牛血清湿式润滑作用,均有利于摩擦因数降低。Zr-4合金微弧氧化层磨损量明显低于Zr-4合金,微弧氧化层硬度高是主要原因。Zr-4合金摩擦磨损以显微切削机制为主,微弧氧化层摩擦磨损则兼有疲劳剥落和显微切削两种机制。     

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。     

微弧氧化对常规和超细TiNi合金表面性能的影响

研究微弧氧化-水热处理对常规TiNi合金和超细晶TiNi合金表面形貌、膜-基结合力和抗微动摩擦磨损性能的影响。结果表明:与常规TiNi合金微弧氧化涂层相比,超细晶TiNi合金微弧氧化涂层表面具有较高的n(Ca)/n(P)(0.85)、较低的摩擦因数(0.027)、较高的膜基结合力(10 N)、较高的抗微动摩擦磨损性(磨痕宽度0.27 mm);在经过48 h的水热处理后,超细晶TiNi合金微弧氧化涂层表面具有较高的n(Ca)/n(P)(1.79),接近标准HA的n(Ca)/n(P)(1.67);TiNi合金的组织超细化能大幅度提高TiNi合金微弧氧化-水热处理涂层表面的抗微动摩擦磨损性和表面活性。     

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。     

阳极电压对医用锆材微弧氧化膜层的影响

采用恒压模式微弧氧化在纯锆表面制备出含Ca和P的ZrO2复合膜层,研究了当阳极电压为300 V、350 V、400 V时微弧氧化膜层的厚度、表面形貌、相组成、表面Ca和P含量及分布的状况.结果表明,膜层呈多孔状,主要由含Ca和P的四方相氧化锆(t-ZrO2)和少量单斜相氧化锆(m-ZrO2)构成,膜层微孔内的Ca、P含量低于膜层表面基体和微孔边缘的Ca、P含量.随着阳极电压的升高,膜层厚度增加,微孔孔径增大,膜层中的t-ZrO2的含量增多,m-ZrO2的含量稍有减少,膜层表面Ca和P的含量逐渐升高,且Ca含量的增长速度高于P含量的增长速度,Ca和P的质量比增大.     

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.     

纯钛表面载银活性多孔涂层的制备与性能研究

在电解液中适度添加Ca、P和纳米银,并经微弧氧化处理后在纯钛表面制备出生物活性元素Ca、P的载银多孔活性涂层。通过XRD研究了涂层的相组成,并利用SEM、EDS、XPS对涂层表面形貌、涂层中元素含量及特征进行了表征。结果表明,涂层主要由金红石相和锐钛矿相构成,表面布满微孔,且含有大量纳米银颗粒,纳米银主要以氧化物形式存在,并可根据改变微弧氧化电压来调整涂层中Ca、P和银元素含量。     

多孔β型钛合金及其微弧氧化涂层的体内植入研究

采用球形TLM:Ti-Zr-Sn-Mo-Nb粉末松装烧结在中心件表面制备多孔件,利用微弧氧化技术在多孔件表面进行改性,并制备复合有BMP的涂层.对多孔件和微弧氧化件的表面形貌、结构和成分进行分析;通过动物体内植入实验评价β型钛合金多孔材料生物涂层周围骨组织界面的新骨形成情况.结果表明:3种表面涂层均具有良好的生物相容性,但PCI/HA和PCI/HA2种复合涂层组较PCI组有明显的骨诱导活性,具有良好的临床应用前景.     

纯钽表面微弧氧化“类骨小梁”状多孔涂层的细胞相容性

目的 提高医用纯钽的生物活性，利用微弧氧化(MAO)技术在其表面制备出“类骨小梁”状分级多孔涂层，并对比该涂层与传统“火山坑”状MAO涂层以及机械抛光纯钽表面在表面粗糙度、亲水性以及细胞相容性方面的差异。方法 使用0.1 mol/L Na₂B₄O₇和0.05 mol/L Na₃PO₄电解液在纯钽表面分别制备出“类骨小梁”状及“火山坑”状多孔涂层(分别命名为B-MAO和P-MAO涂层)。采用扫描电镜、X射线衍射以及X射线光电子能谱对不同结构涂层进行形貌观察和相组成分析，使用十字划格法评价涂层结合强度，使用激光共聚焦显微镜测定涂层的表面粗糙度，使用接触角仪测量其亲水性，并将小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)接种于材料表面，对比不同形貌状态对细胞铺展、增殖以及成骨分化的影响。结果 MAO涂层物相主要为Ta₂O₅。B-MAO涂层由于内部孔隙度高，应力释放充分，涂层结合强度高，而P-MAO涂层则因具有分层现象和较大的残余应力，易从基体剥落。抛光...     

医用近β型钛合金TLM的碱液处理与生物活性

采用模拟体液浸泡法评价碱液处理TLM(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo)合金的生物活性。钛合金TLM经过碱液处理后表面生成了钛(铌)酸钠凝胶层,凝胶层厚度随碱液浓度升高而增加。在模拟体液中浸泡43h后,碱液处理钛表面只有少量磷灰石晶核生成,而碱液处理TLM合金表面有五水磷酸八钙晶粒形成,磷灰石的形核也较多。钛合金TLM在碱液处理时生成的钛(铌)酸钠凝胶层厚于纯钛,而较厚的凝胶层使其生物活性提高。     

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。     

表面肝素改性TLM钛合金的血液相容性评价

在新型近β钛合金TLM(Ti-3Zr2Sn-3Mo-25Nb)表面用溶胶-凝胶法镀上一层TiO2薄膜,再将薄膜依次用羟基化溶液和胺基化溶液处理以在薄膜表面引入活性OH-和NH2-,然后通过该活性官能团将肝素共价键接在薄膜表面.利用XRD、SEM和EDS研究了TiO2薄膜的相结构和表面特性:通过测定材料表面的接触角、溶血率和血小板黏附行为对肝素化TLM合金的血液相容性进行分析、评价.结果表明,表面肝素化处理后TLM合金的血液相容性得到了明显的改善.     

316L表面激光熔覆复合等离子体电解氧化制备多孔陶瓷涂层及其生物应用（英文）

为了提高316L不锈钢的生物活性,采用激光熔覆(LC)技术在316L不锈钢表面制备钛层,然后利用等离子体电解氧化(PEO)技术在钛层上形成多孔陶瓷涂层。采用三维表面轮廓仪、SEM、EDS、XRD和XPS等测试方法对涂层试样的形貌、微观结构和组成进行表征。通过动电位极化曲线和模拟体液(SBF)浸泡试验,分别对涂层的耐腐蚀性和生物活性进行评价。结果表明,多孔陶瓷涂层主要由锐钛矿和金红石组成,并检测到高结晶HA。陶瓷涂层的主要元素为Ca、P、Ti和O。在模拟体液中,LC+PEO复合生物涂层比316L基质具有更优异的耐腐蚀性,并且复合涂层能有效提高316L不锈钢的生物活性。     

LY12铝合金微弧氧化涂层组织结构对基体疲劳性能的影响

在硅酸盐体系电解液中于铝合金表面制备出不同厚度的微弧氧化涂层,研究涂层厚度对基体疲劳寿命的影响,并揭示疲劳损伤机制.采用XRD、SEM、EDS等分析手段分析涂层的物相与组织结构.用810 Material Test System 疲劳试验机评价涂层试样的疲劳寿命.结果表明,铝合金微弧氧化涂层主要由γ-Al_2O_3和a-Al_2O_3组成,涂层内层致密,表面多微孔.随氧化时间延长,涂层厚度增大,但表面粗糙度增加.疲劳测试结果表明,微弧氧化涂层会降低基底铝合金的疲劳寿命,涂层厚度增加,疲劳寿命下降显著.相对于基体铝合金,涂层厚度为10,18,30 mm的试样,疲劳寿命分别下降了4.4%,8.5%,32.2%.疲劳断口分析认为,涂层局部过度长入基体产生缺陷部位,在循环载荷作用下,容易产生应力集中,从而萌生疲劳源,使铝合金的疲劳寿命下降.     

医用钛合金表面TiO_2覆膜生物改性的研究

在新型近B钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面分别用3种微弧氧化法(普通微弧氧化、复相微弧氧化、紫外照射微弧氧化)和优化溶胶.凝胶法镀上一层TiO2薄膜,考察了各种薄膜的表面微观结构、与基体的结合强度以及亲水性和抗腐蚀性能.XRD和SEM测试结果表明,3种微弧氧化膜主要由金红石相和锐钛矿相组成,表面布满微孔,普通微弧氧化法和紫外光照射微弧氧化法制备的薄膜表面较为光滑,与基体的结合强度为53 Mpa,略高于复相微弧氧化膜;溶胶一凝胶膜主要由锐钛矿组成,表面最为光滑致密.与基体的结合强度为32 Mpa.接触角测试结果表明,紫外光照射微弧氧化膜的表面亲水性最好,溶胶-凝胶膜的亲水性要好于普通微弧氧化膜和复相微弧氧化膜;电化学腐蚀试验显示,4种TiO2薄膜都具有较好的抗腐蚀性能,而普通微弧氧化膜的抗腐蚀能力最好.     

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。     

生物活性多孔钽支架的构建及其初步生物学评价

表面生物活性涂层构建是提升金属内植物骨整合能力的有效途径,本研究利用电化学沉积技术在多孔钽支架表面构建生物活性羟基磷灰石(HA)涂层。通过接触角和比表面积测试发现,HA涂层的构建显著提升了多孔钽表面亲水性,并增加了其比表面积。利用模拟体液浸泡试验评估支架生物活性,发现仅浸泡3天后,多孔钽支架表面就已被类骨磷灰石沉积所覆盖。建成骨细胞培养模型,通过激光共聚焦观察及细胞增殖测试发现,所有支架均具有良好的细胞相容性。并且,细胞共培养5天后,HA涂层化多孔钽支架表面细胞的增殖率分别是未改性材料组和空白对照组的1.1和1.4倍,呈现了更大的促细胞增殖潜力。本研究中所制备的生物活性多孔钽支架具备快速诱导类骨磷灰石沉积能力,能够促进成骨细胞在其表面的贴附和增殖,在骨修复领域具有较大的临床应用前景。