钛种植体表面CuO和Nb2O5共掺杂TiO2涂层的制备及抗菌性能和生物相容性

摘要

利用等离子体喷涂技术在医用钛合金表面成功制备TiO2、50%Nb2O5-TiO2和1%CuO-49%Nb2O5-TiO2涂层,并对涂层的微观结构、表面粗糙度、表面亲疏水性、化学稳定性进行表征。利用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌来评价涂层的抗菌性能,利用小鼠颅顶前骨细胞亚克隆14细胞来评价涂层的细胞相容性。结果表明:等离子体喷涂TiO2涂层主要由金红石和少量锐钛矿相组成,而在50%Nb2O5-TiO2和1%CuO-49%Nb2O5-TiO2涂层中均出现了Ti0.95Nb0.95O4固溶体和特殊的棒状交织结构;Nb2O5和CuO的掺杂增加了TiO2涂层的表面粗糙度,改善其亲水性。Nb2O5掺杂提高了细胞的增殖能力和成骨分化能力,CuO和Nb2O5共掺杂显著提高了TiO2涂层的抗菌性能,但Cu离子的释放降低了50%Nb2O5-TiO2涂层的细胞相容性。和TiO2涂层相比,1%CuO-49%Nb2O5-TiO2涂层的细胞相容性并未明显降低,说明Nb2O5掺入可一定程度上抑制了Cu离子对细胞的副作用。