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钛表面纳米磷灰石功能化涂层研究

【摘要】:钛(Ti)凭借自身优异的性能被广泛应用于牙科植入物假体,在口腔种植领域取得了良好的效果。但Ti种植体在广泛的临床应用中仍面临着一些难以解决的问题,总结起来主要有三方面:其一,Ti材料本身具有生物惰性,在体内的骨整合速度缓慢,在其表面制备羟基磷灰石(HA)涂层是提高Ti种植体生物活性较好的解决办法,但涂层与基底结合不牢固的问题始终难以解决;其二,当种植者为一些身体状况不佳(如患有糖尿病、骨质疏松症等)的患者时,在植入界面处存在大量活性氧(ROS),会严重影响骨整合,甚至引起炎症等问题;其三,植入过程中的微生物感染问题也是导致植入失败率较高的主要原因之一。针对以上问题,本论文通过对Ti种植体进行表面改性来提高其综合性能,制备了三种功能化涂层,并系统研究了各涂层的形成机理。主要研究结果如下:(1)通过阳极氧化和煅烧处理在Ti表面制备了一层与基底结合牢固的氧化钛(TiO_2)纳米管阵列,然后通过钙化处理在纳米管表面形成了钛酸钙(Ca TiO_3),将Ca~(2+)以化学键合的方式固定到了纳米管层上,最后通过磷酸化处理形成了与基底以化学键合连接的HA涂层。结果证明,所制备的HA涂层与TiO_2纳米管层结合牢固,且具有良好的生物相容性以及促成骨细胞增殖和分化的能力。(2)为了赋予种植体抗氧化性能,本研究引入了具有强抗氧化能力的单宁(TA)。将表面修饰有TiO_2纳米管涂层的Ti箔在TA-氯化钙(Ca Cl_2)溶液中浸泡,并进行低温交联,在表面形成了TA-Ca络合物,并进一步在磷酸化过程中诱导形成了HA/TA复合涂层。结果表明,HA/TA涂层的抗氧化性能突出,生物相容性良好,具有促成骨细胞增殖、粘附的能力。(3)在赋予种植体抗氧化性能的基础上,为了进一步改善种植体的抗菌性能,本研究引入了银(Ag)纳米颗粒作为抗菌剂。首先通过TA在吸附了Ag~+的TiO_2纳米管表面和内部还原出均匀分散的Ag纳米颗粒,然后先后浸泡TA-Ca Cl_2溶液及磷酸钠(Na_3PO_4)溶液在其表面又形成了一层HA/TA涂层,最终制备出Ag-HA/TA复合涂层。结果表明,该复合涂层赋予了种植体良好的抗菌性能、抗氧化性能以及生物活性。

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