摘要
近年来，由于对替代组织不断增长的需求，生物医学植入材料的研究越来越受到关注。目前生物材料主要有以羟基磷灰石（HA）为代表的生物陶瓷材料和以钛及钛合金为代表的生物金属材料两种。HA陶瓷材料具有良好的生物活性，能诱导骨组织生长，但其强度低，脆性高，不能用做承重结构。钛及钛合金具有良好的机械力学性能，常被用作承力植入材料。但致密钛的弹性模量与骨组织不匹配，会产生应力屏蔽现象，导致植入失败。多孔钛的孔隙结构可以弥补力学性能上的缺陷，起到缓冲减压作用，同时有利于体液传输，促进骨组织在种植体表面和孔隙内生长。但其与新生骨之间只能形成机械锁合，生物活性有待加强。本文用多孔钛作基体材料，通过仿生矿化法在其表面制备HA涂层，获得Ti/HA涂层材料。分析仿生制备工艺参数，不同沉积溶液及多孔钛孔径尺寸对涂层生长的影响，并对涂层材料的生物活性进行研究。结合实验和测试分析结果，得到如下结论： （1）通过对比不同表面前处理的HA涂层形貌，得出最优的前处理方案，即酸碱处理法。在此基础上，比较HA仿生沉积液和饱和钙化溶液（SCS）两种仿生沉积液对涂层生长的影响，发现SCS溶液的过饱和度较高，成核自由能低，有利于HA晶体的成核长大，HA晶体的生长速度快，晶体尺寸大。在HA沉积液中浸泡7天，涂层质量变化比达到最高值1.73%，而在SCS溶液中浸泡4天，涂层质量变化比高达2.94%，因此SCS溶液可以缩短HA涂层的沉积时间。 （2）通过单因素实验分析沉积液温度、pH和沉积时间对涂层的影响，结果表明，沉积液温度升高，涂层变得均匀致密，但温度越高，HA晶粒越粗大，晶粒数减少，涂层变得疏松；沉积液pH会影响产物类型，pH呈酸性时，表面沉积物主要是DCPD和HA，pH值升高至碱性，沉积产物为HA涂层；随着沉积时间的延长，表面HA涂层的沉积量增多，涂层变得均匀致密，沉积时间过长，表面涂层会发生降解现象。 （3）分析孔径尺寸对涂层生长情况的影响，结果表明，在一定范围内，孔径增大，表面面积相对变大，酸碱处理后，其表面粗糙度增加，基体表面的成核活性位点增多，更有利于磷灰石涂层均匀致密的生长。 （4）通过模拟体液（SBF）浸泡实验和牛血清白蛋白（BSA）共沉积实验进一步研究材料的生物活性。实验表明，HA沉积液和SCS溶液制备的Ti/HA涂层试样经模拟体液浸泡后均有新的HA生成，证明了Ti/HA涂层试样具有良好的生物活性；对样品断面微观形貌分析表明，SBF浸泡时间由3天增加到14天，涂层在孔隙中的沉积深度从100μm增加到180μm，说明延长浸泡时间，有利于HA在孔内生长，这对骨组织在孔内增值分化有重要意义；BSA的加入使异相成核更容易发生，生成大量晶核，起到细化晶粒的作用，同时降低HA结晶度，晶体尺寸变小，形成与天然骨更接近的纳米级HA，从而提高材料的生物活性有利于涂层材料的临床应用。
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