碱液环境中电极化处理等离子喷涂HA涂层及其性能研究

摘要

等离子喷涂HA涂层在临床上已经得到了较好的应用。然而，由于特殊的热历史，等离子喷涂过程中羟基磷灰石会出现热分解、脱羟基、非晶化等现象，这都将影响HA涂层的力学及生物学性能。为了改善涂层的综合性能，因此有必要对等离子喷涂羟基磷灰石涂层进行后处理。 本文综合了目前常用的等离子喷涂羟基磷灰石涂层后处理方法的作用机理，提出了一种新型的等离子喷涂羟基磷灰石涂层后处理方法——碱液环境中电极化处理法。首先，通过正交设计法优选出了一种最佳的碱液环境中电极化处理条件，然后将采用优化条件的碱液环境中电极化处理与水蒸汽处理进行对比研究，主要考察两者的理化性能、力学性能，并考察了其体内外生物学性能。 理化性能测试结果表明，碱液环境中电极化处理能够提高等离子喷涂羟基磷灰石涂层的结晶度，消除涂层中的杂相，恢复涂层的结构完整性；经过碱液环境中电极化处理的涂层表面仍然保持了层状多孔结构，且表面裂纹较少；与水蒸汽处理相比，碱液环境中电极化处理后的涂层的亲水性更好，表面能更高，且在涂层表面产生了更多的负电荷；碱液环境中电极化处理后的涂层比水蒸汽处理后的涂层具有更好的体外稳定性。力学性能测试结果显示，碱液环境中电极化处理后的涂层与基体之间的结合强度虽然略微地小于水蒸汽处理，但仍然达到了ISO 13779-2：2000标准的相关要求。通过FCS浸泡、蛋白浸泡、细胞培养等手段考察了水蒸汽处理及碱液环境中电极化处理涂层的体外生物学性能。FCS浸泡实验结果表明，碱液环境中电极化处理涂层的钙磷吸附能力要优于水蒸汽处理涂层。蛋白质浸泡实验结果显示，与水蒸汽处理相比，碱液环境中电极化处理的涂层表面的蛋白质吸附能力更强。由MTT结果可得，蛋白浸泡有利于碱液环境中电极化处理涂层表面细胞的生长及增殖。荧光染色及SEM观察结果表明，蛋白浸泡使得碱液环境中电极化处理涂层表面细胞具有正常的细胞形态，且能促进了细胞的粘附及生长。 采用动物实验进一步考察了水蒸汽处理及碱液环境中电极化处理涂层的体内生物学性能。常规组织切片观察及推出强度结果显示，涂层植入骨内后，涂层与宿主骨之间产生新骨，并且涂层与宿主骨之间的接触量随着涂层植入骨内时间的增加而增大；涂层植入骨内1月时，碱液环境中电极化处理涂层的骨接触量和推出强度明显地大于水蒸汽处理的涂层，然而当涂层植入骨内2、3月时，碱液环境中电极化处理涂层与水蒸汽处理涂层的骨接触量则无明显的差别。因此，与水蒸汽处理涂层相比，碱液环境中电极化处理后的涂层提高了植入体的早期稳固性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1医用钛及其合金

1.2医用钛及其合金的表面改性方法

1.2.1机械法

1.2.2物理法

1.2.3化学法

1.3等离子喷涂HA涂层及其后处理

1.3.1等离子喷涂HA涂层及其后处理必要性

1.3.2等离子喷涂HA的后处理方法

1.3.3本文的立论依据

1.4本文研究的主要目的、内容及其意义

1.4.1本文研究的主要目的

1.4.2本文研究的主要内容

1.4.3本文研究的主要意义

第2章碱液环境中电极化处理等离子喷涂HA涂层及其理化性能研究

2.1引言

2.2材料和方法

2.2.1等离子喷涂HA涂层的制备

2.2.2等离子喷涂HA涂层的水蒸汽处理和碱液环境中电极化处理

2.2.3正交设计等离子喷涂HA涂层的碱液环境中电极化处理条件

2.2.4理化性能、力学性能测试

2.3结果与讨论

2.3.1正交试验分析

2.3.2 XRD图谱分析

2.3.3 FTIR光谱分析

2.3.4涂层的表面形貌观察

2.3.5涂层的表面电荷测定

2.3.6涂层的接触角与表面能测定

2.3.7涂层的体外稳定性研究

2.3.8涂层与基体之间的结合强度测试

2.4本章结论

第3章碱液环境中电极化处理等离子喷涂HA涂层的体外生物学性能研究

3.1引言

3.2材料和方法

3.2.1实验仪器及试剂

3.2.2实验材料

3.2.3实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1 FCS浸泡结果及其分析

3.3.2蛋白质浸泡及涂层表面蛋白质吸附量分析

3.3.3 MTT分析

3.3.4荧光染色分析

3.3.5 SEM分析

3.4本章结论

第4章碱液环境中电极化处理等离子喷涂HA涂层的体内生物学性能研究

4.1引言

4.2材料和方法

4.2.1材料准备

4.2.2动物实验

4.2.3一般观察

4.2.4常规组织切片观察

4.2.5植入体与骨之间的接触量测定

4.2.6植入体与骨之间的推出强度测试

4.3结果与讨论

4.3.1一般观察

4.3.2常规组织切片观察

4.3.3骨接触量测定

4.3.4推出强度测试

4.4本章结论

全文总结

参考文献

在读期间发表论文

致谢