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非钛基植入体材料上TiO2薄膜的低温制备及生物学评价

翟月丽

非钛基植入体材料上TiO2薄膜的低温制备及生物学评价

翟月丽1
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作者信息

  • 1. 浙江工业大学
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摘要

钛基材料凭借优异的生物相容性广泛应用于生物医学领域,但随着研究的深入,其自身不耐腐蚀、射线不可透过等缺陷开始制约发展,同时一些非钛基体的优势得以凸显。如聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮酮(PEKK)是由亚苯基环通过醚键和酮基连接而成的一类半结晶热塑性聚合物,因其优异的机械性能、耐腐蚀性和射线可透性成为矫形外科领域的研究热点;316L不锈钢(316LSS)具有良好的耐腐蚀性和易加工性,价格低廉,近年来广泛用于关节和血管支架等方面。 然而,PEEK/PEKK和316L不锈钢都具有生物惰性表面,植入人体后会限制细胞的粘附,影响骨整合进程,因此需要对其进行表面改性,在基体表面沉积二氧化钛生物活性层,改善生物相容性。另外,316L不锈钢的弹性模量远远高于人体骨骼,容易引起应力遮蔽,除了在基体表面制备二氧化钛薄膜,还要利用3D打印技术设计网格结构基体,设法降低其弹性模量。 本文以熔融沉积成型技术(FDM)制备的PEEK/PEKK片材作为基体,描述了二氧化钛纳米薄膜的形成及其生物相容性表征。通过磺化法将-SO3H基团引入,随后用水热法(TiOSO4/HNO3/H2O2)在基底上沉积花状二氧化钛纳米薄膜。经过处理,PEEK/PEKK基体表面的生物相容性得到改善,成功诱导了缺钙型羟基磷灰石的形成,有利于细胞的粘附和增殖。PEEK/PEKK作为一种相对新型的植入体材料,这项研究将有助于发展PAEK族聚合物的表面功能化技术。 本文还以选择性激光熔融技术(SLM)打印的316L不锈钢网格结构作为基体,将液相沉积法(H2TiF6/B2O3)与水热法(TiOSO4/HNO3/H2O2)相结合,在低温下原位生长TiO2薄膜。通过场发射电子显微镜及能谱仪观测薄膜的表面形貌和元素组成,所制得的样品在1.5倍SBF溶液中浸泡1天即可诱导绒毛状缺钙型羟基磷灰石的均匀沉积,说明经过两步法处理后,样品具有优异的生物相容性,显示了该方法在骨植入体材料领域的实用价值。

关键词

非钛基植入体材料/316L不锈钢网格结构/二氧化钛薄膜/生物相容性

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授予学位

硕士

学科专业

材料工程

导师

肖帆/马晓春

学位年度

2021

学位授予单位

浙江工业大学

语种

中文

中图分类号

R3
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