鈦合金基人工植入體表面設計與制造研究.pdf

1、生物相容性作為人工植入體應具備的最基本功能要求,包括體相容性和界面相容性。使用單一生物材料很難構建出同時具有良好的體性能和表面性能的植入體,因此依據植入體的功能要求和其所處生理環境的不同,對其進行合理的表面設計具有重要意義。本論文內容屬于基礎研究,采用理論研究和實驗研究相結合方式,針對鈦合金基硬組織以及血管支架兩類植入體進行表面設計與制造研究,目的是探索出提高其長期機械穩定性和生物相容性的有效途徑。具體包括以下幾方面的工作:(1)人工植

2、入體表面設計基礎理論研究。以生物材料表面工程的相關理論為基礎,總結出人工植入體表面設計的四種基本思路。隨后應用上述設計思路,并考慮植入體因植入位置不同而具有的功能與所處生理環境的特異性,針對鈦合金基硬組織植入體以及血管支架植入體提出多種可行的表面設計方法,為后續實驗研究指明方向。(2)鈦合金表面微納結構生物陶瓷復合涂層的制備及其性能研究。以鈦合金基硬組織植入體表面生物活性化設計以及梯度設計思想為指導,基于仿生法和溶膠-凝膠法在鈦合金表面

3、制備了SCS+HA、SCS+T兩種具有微納結構特征的復合生物陶瓷涂層,并對其表面形貌、相組成,特別是摩擦學性能進行了深入研究。研究發現,兩種復合涂層表現出完全不同的形貌結構特征,即:SCS+HA涂層表面呈現較為粗大的微米級片狀結構,而SCS+T涂層表面則被致密均勻的納米級顆粒晶體覆蓋,這些結構特征為調控其生物相容性奠定了基礎。摩擦學結果顯示,較高載荷(5N)下,SCS+T較SCS+HA涂層具有更好的耐磨性;而與兩種復合涂層相比,仿生沉積

4、HA涂層有較低的摩擦系數和更好的耐磨性能。本文結果對研制生物相容性可控且具有良好摩擦學性能的陶瓷涂層具有參考價值。(3)鈦合金表面TiO2圖案化生物陶瓷薄膜的制備及其性能研究。以鈦合金基血管支架植入體表面生物活性化設計以及圖案化設計思想為指導,通過酸堿預處理與溶膠-凝膠法相結合的制備工藝以及溶膠-凝膠模板自組裝法,在鈦合金表面成功制備了兩種具有特定微納圖案化結構的TiO2生物陶瓷薄膜。通過AFM研究了試驗參數對薄膜表面微觀形貌的影響,并