HA/316L不锈钢生物功能梯度材料的理化性能及体外生物活性研究

摘要

羟基磷灰石(HA)和316L不锈钢都是临床上普遍使用的生物材料。HA具有优良的生物相容性，但力学性能较差，不能用作承载骨修复材料。316L不锈钢虽然具有良好的力学性能，但其生物相容性较差，常常引起不良反应或导致失效。本论文对HA／316L不锈钢这一新的材料体系进行了研究，试图制备出兼具二者优点的生物复合材料，并采用梯度结构来改善界面结合。 采用干粉铺叠法和热压工艺制备了王tA／3 1 6L不锈钢非对称生物功能梯度材料(FGM)、HA／316L不锈钢对称生物FGM以及各梯度层对应成分配比的HA／316L不锈钢复合材料。测定了相对密度和抗弯强度，采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和金相显微分析等技术对材料进行了物相和微观结构的分析。结果表明，随着316L不锈钢含量的增加，材料的相对密度增加，抗弯强度大大提高，材料的力学性能得到大幅度提高。HA和316L不锈钢两相在热压过程中发生了不同程度的固溶，表明HA陶瓷和316L不锈钢能够形成好的结合。HA／316L不锈钢FGM在宏观上呈现明显的梯度，微观上则表现出成分连续变化，且各成分分布均匀、弥散。各梯度层之间没有明显的宏观界面，在各梯度层内部及界面都没有裂纹及大孔洞出现，界面结合紧密。 采用模拟体液(SBF)浸泡实验对HA／316L不锈钢生物FGM的体外生物活性进行了研究。结果表明，HA／316L不锈钢生物FGM：经模拟体液浸泡一段时间后，表面会有类骨磷灰石层形成，且随着HA含量的增加和浸泡时间的延长而增加，而体液的pH值变化不大。表明通过合理设计梯度层的成分配比能够制备出具有良好生物活性的HA／316L不锈钢FGM。 探讨了HA／316L不锈钢FGM在静态和动态SBF中表面类骨磷灰石的形成机理。类骨磷灰石的形成包括晶核形成和晶体长大两个过程。影响类骨磷灰石形成的主要因素材料的表面状态和SBF中的钙、磷离子浓度。因而磷灰石晶核首先在粗糙表面或表面缺陷部位形成，而钙、磷离子浓度的增加能促进磷灰石的形成。由于钙、磷离子浓度的影响，静态SBF中磷灰石的形貌会发生变化，由针状和层片状变为球形多晶，而动态SBF类骨磷灰石的形成较困难，但形貌为球形，且分布均匀弥散。可见局域钙磷离子浓度不但是类骨磷灰石形成的重要原因，也是影响其晶体形貌的关键因素之一。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

第二章HA/316L不锈钢生物功能梯度材料的制备与性能研究

第三章HA/316L不锈钢生物FGM的体外生物活性研究

第四章主要结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果