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《介导钠入及含钛复合膜修饰的骨材料研究》\\本研究旨在通过纳米Ti-6Al-4V钛合金在含铝复合膜基底下电解渗入并嵌入海水钠的方法,设计制备出具有优异耐腐蚀性和生物相容性的人工骨材料。\\Na+参与了Ti-6Al-4V钛合金的稳定性和电绝缘性,盐离子的存在则导致其表面形成氢键,使得结构稳定性增强。同时,通过电解渗入的方式,Na+可以在高浓度下对钛合金起到吸附作用,进一步提高其机械强度。\\实验结果显示,采用含有适当比例的Na+和TiN的纳米Ti-6Al-4V钛合金电解渗入并嵌入海水钠
摘要
摘 要
Ta
钽 ( )作为一种理想的新型生物材料,具有优良的耐腐蚀性、细胞相容性、对人体组
织无刺激、无毒等优点,在生物医学材料领域越来越受到关注。但其弹性模量(大于186GPa)
16.6g/cm3
和密度 ( )远高于天然骨,限制了钽金属的临床应用。
Ti-6Al-4V
钛合金 ( )的弹性模量接近人体骨骼,且易于加工成各种形状,在医学领域广
Ti-6Al-4V V4+ Al3+
泛用作骨移植替代品。但 也存在硬度低、有毒离子 ( 和 )扩散、生物惰性、
抗菌性能差等缺点。因此,本文设计将钽作为改性元素应用于Ti-6Al-4V 基体上,可以获得
具有良好耐蚀性和生物相容性的人工骨替代材料。
Ti-6Al-4V TiN V4+ Al3+
本文首先在 上涂覆氮化钛 ( )膜,以抑制其有毒离子 ( 和 )的释
Ag/Ta 4:1 2:1 1:1
放。然后,采用等离子体浸没离子注入系统,将不同比例 ( 、 、 )的钽和银
TiN X XPS
离子共注入 薄膜中,以协同提高其生物活性和抗菌性能。并通过 射线光电子能谱仪( )
SEM AFM
检测样品的成分组成,扫描电子显微镜 ( )观察样品表面的形貌,原子力显微镜 ( )
观察样品表面的粗糙程度,水接触角仪观察样品是否亲水。通过蛋白质吸附实验观察样品对
BSA ICP-AES
牛血清白蛋白 ( )的吸附能力,采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪 ( )检
测TiN 薄膜是否可以有效阻挡有毒离子的析出。使用电化学工作站检验样品的耐腐蚀性,利
用MC3T3-E1小鼠成骨细胞和L929 小鼠成纤维细胞进行体外实验,检测样品表面的细胞增
殖情况。将样品分别植入大鼠体内进行体内实验,培养一段时间后观察大鼠重要器官切片,
E.coli,ATCC25922
来检测样品植入大鼠体内有无毒性。利用大肠杆菌 ( )进行体外抗菌实验
来检测样品的抗菌性能,从而探索银和钽的最佳配比,以获得具有最佳细胞活性和抗菌性能
的Ag/Ta-TiN 样品。实验结果表明:Ag/Ta-TiN 样品无毒,通过合理调节Ag/Ta共植入比例可
有效提高Ag/Ta-TiN 样品的粗糙程度、亲水性、耐蚀性、细胞活性和抗菌活性。总的来说,
所获得的结果有利于其应用于骨替代材料。
Ag/Ta TiN
此外,基于 离子双注入氮化钛 ( )膜实验结果优良,为了精简工艺,加大钽离
TiN
子的剂量,因此省略氮化钛 ( )膜的包裹。铜离子应用于人体相比于银离子作用更广泛更
Cu/Ta Ti-6Al-4V XP
安全,所以本文采用 复合膜包裹 ,并通过 型纳米压痕仪进行硬度、弹性
模量测试,通过水接触角、离子析出、抗耐蚀性、细胞增殖等体外体实验和抗菌实验,探索
Cu/Ta 复合膜包裹
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