本文主要研究内容
作者王熙源（2019）在《NiTi合金表面抑制Ni离子溶出Al2O3基膜层制备及生物活性》一文中研究指出：NiTi合金医用植入材料由于其超弹性、弹性模量与骨相近等特点引起人们的广泛关注。但是,NiTi合金在长期植入过程中容易发生腐蚀,造成Ni元素溶出。过高的Ni元素浓度会产生过敏、呼吸困难等不良反应,严重可导致癌症。另外,NiTi合金是惰性金属材料,较难与人体骨组织形成化学键合,植入人体后容易发生脱落,造成手术失败,给病人带来极大的痛苦。因此,对NiTi合金进行表面改性以抑制Ni离子溶出,提高其生物活性变得至关重要。本论文采用阴极等离子体液相电解沉积技术（CPED）在NiTi合金表面制备可抑制Ni离子溶出的Al2O3膜层,并分别通过在Al2O3膜层中引入Ca、P元素,或利用聚多巴胺辅助仿生矿化两种方式,在Al2O3膜层表面富集晶相羟基磷灰石（HA）组分,以提高NiTi合金的生物相容性和生物活性。首先,以Al（NO3）3·9H2O的无水乙醇溶液为电解液,采用CPED技术在NiTi合金表面制备了Al2O3膜层。该膜层由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成,厚度约为80120μm,与基体结合良好。随着CPED处理时间的延长及电解液中Al（NO3）3浓度的增大,膜层厚度和粗糙度均逐渐增大,膜层与基体的结合强度先增大后减小。Al2O3膜层的最佳制备工艺为:采用0.2 mol/L的Al（NO3）3无水乙醇溶液为电解液,CPED处理时间为45 min,处理电压为450 V,频率为100 Hz,占空比为15%。通过对膜层的耐腐蚀性及膜层表面Ni元素含量的研究发现:Al2O3膜层可有效抑制Ni离子溶出并提高NiTi合金的耐腐蚀性,膜层自腐蚀电流降为1.41×10-7A/cm2,比NiTi合金基体(5.41×10-6A/cm2)减小了37.4倍。通过在电解液中加入甘油磷酸钙（Ca-Gp）,采用CPED技术在NiTi合金表面制备了富含Ca,P元素的Al2O3膜层。该膜层的厚度和粗糙度均随电解液中Ca-Gp组分浓度的增大而增大。当电解液中Ca-Gp组分浓度为0.02 mol/L时,膜层表面富含晶相HA组分,并且该膜层的自腐蚀电流降为7.84×10-7A/cm2,有效提高了NiTi合金基体的耐腐蚀性能。虽然膜层内Ca、P元素浓度能够随着电解液内Ca-Gp组分浓度增大而增大,但由于Ca-Gp在乙醇中溶解度很低,膜层内Ca、P元素浓度增大有限。并且,膜层与基体的结合强度随Ca-Gp浓度的增大显著下降。因此,通过向电解液中添加Ca-Gp来制备富含Ca,P元素的Al2O3膜层的方法不是十分理想。为了进一步提高膜层中Ca、P元素的浓度,以在电解液中溶解度更高的Ca（NO3）2·4H2O和磷酸三乙酯（TEP）作为Ca源和P源,采用CPED技术在NiTi合金表面制备了含Ca,P元素浓度更高的Al2O3膜层,经水热处理后,该膜层表面出现晶相HA。当电解液中Ca（NO3）2·4H2O的浓度为0.04 mol/L,TEP的浓度为0.4 mol/L时,膜层中Ca、P元素浓度分别达到8.15%和4.74%,Ca/P比为1.72,最接近自然状态HA的Ca/P比（1.67）。膜层电化学性能测试和Ni离子溶出研究结果表明,通过向电解液中添加Ca（NO3）2和TEP组分制备的富含Ca、P元素的Al2O3膜层能够有效提高NiTi基体的耐腐蚀性能,其中,电解液中Ca（NO3）2的浓度为0.04 mol/L,TEP组分浓度为0.4 mol/L条件下制备的膜层自腐蚀电流降为1.07×10-8A/cm2;该膜层在模拟体液（SBF）中浸泡56天后,Ni离子溶出速率仅为0.44μg/cm·2day,比NiTi合金基体降低了25.7倍。另外,SBF浸泡可进一步促进该膜层表面HA矿化。通过聚多巴胺（PDA）修饰,诱导Al2O3膜层表面HA仿生矿化,制备了HA/Al2O3复合膜层。该膜层可有效提高基体的耐腐蚀性能,其自腐蚀电流降为1.17×10-8A/cm2;另外,该膜层在SBF浸泡56天后,Ni离子溶出速率仅为0.38μg/cm·2day,比NiTi合金基体降低了30.0倍。另外,人骨髓间充质干细胞的生长状态和细胞繁殖研究表明,NiTi基体表面Al2O3膜层、富含Ca、P元素的Al2O3膜层和HA/Al2O3复合膜层的制备可有效促进该种干细胞的粘附和增殖,且HA/Al2O3复合膜层的效果最佳。相比于Al2O3膜层,富含Ca、P元素的Al2O3膜层和HA/Al2O3复合膜层,由于晶相HA组分的引入,能够显著促进细胞的成骨分化,其中,HA/Al2O3复合膜层的成骨分化效率更高。因此,HA/Al2O3复合膜层具有更好的生物相容性和生物活性。
Abstract
NiTige jin yi yong zhi ru cai liao you yu ji chao dan xing 、dan xing mo liang yu gu xiang jin deng te dian yin qi ren men de an fan guan zhu 。dan shi ,NiTige jin zai chang ji zhi ru guo cheng zhong rong yi fa sheng fu shi ,zao cheng Niyuan su rong chu 。guo gao de Niyuan su nong du hui chan sheng guo min 、hu xi kun nan deng bu liang fan ying ,yan chong ke dao zhi ai zheng 。ling wai ,NiTige jin shi duo xing jin shu cai liao ,jiao nan yu ren ti gu zu zhi xing cheng hua xue jian ge ,zhi ru ren ti hou rong yi fa sheng tuo la ,zao cheng shou shu shi bai ,gei bing ren dai lai ji da de tong ku 。yin ci ,dui NiTige jin jin hang biao mian gai xing yi yi zhi Nili zi rong chu ,di gao ji sheng wu huo xing bian de zhi guan chong yao 。ben lun wen cai yong yin ji deng li zi ti ye xiang dian jie chen ji ji shu （CPED）zai NiTige jin biao mian zhi bei ke yi zhi Nili zi rong chu de Al2O3mo ceng ,bing fen bie tong guo zai Al2O3mo ceng zhong yin ru Ca、Pyuan su ,huo li yong ju duo ba an fu zhu fang sheng kuang hua liang chong fang shi ,zai Al2O3mo ceng biao mian fu ji jing xiang qiang ji lin hui dan （HA）zu fen ,yi di gao NiTige jin de sheng wu xiang rong xing he sheng wu huo xing 。shou xian ,yi Al（NO3）3·9H2Ode mo shui yi chun rong ye wei dian jie ye ,cai yong CPEDji shu zai NiTige jin biao mian zhi bei le Al2O3mo ceng 。gai mo ceng you α-Al2O3xiang he γ-Al2O3xiang zu cheng ,hou du yao wei 80120μm,yu ji ti jie ge liang hao 。sui zhao CPEDchu li shi jian de yan chang ji dian jie ye zhong Al（NO3）3nong du de zeng da ,mo ceng hou du he cu cao du jun zhu jian zeng da ,mo ceng yu ji ti de jie ge jiang du xian zeng da hou jian xiao 。Al2O3mo ceng de zui jia zhi bei gong yi wei :cai yong 0.2 mol/Lde Al（NO3）3mo shui yi chun rong ye wei dian jie ye ,CPEDchu li shi jian wei 45 min,chu li dian ya wei 450 V,pin lv wei 100 Hz,zhan kong bi wei 15%。tong guo dui mo ceng de nai fu shi xing ji mo ceng biao mian Niyuan su han liang de yan jiu fa xian :Al2O3mo ceng ke you xiao yi zhi Nili zi rong chu bing di gao NiTige jin de nai fu shi xing ,mo ceng zi fu shi dian liu jiang wei 1.41×10-7A/cm2,bi NiTige jin ji ti (5.41×10-6A/cm2)jian xiao le 37.4bei 。tong guo zai dian jie ye zhong jia ru gan you lin suan gai （Ca-Gp）,cai yong CPEDji shu zai NiTige jin biao mian zhi bei le fu han Ca,Pyuan su de Al2O3mo ceng 。gai mo ceng de hou du he cu cao du jun sui dian jie ye zhong Ca-Gpzu fen nong du de zeng da er zeng da 。dang dian jie ye zhong Ca-Gpzu fen nong du wei 0.02 mol/Lshi ,mo ceng biao mian fu han jing xiang HAzu fen ,bing ju gai mo ceng de zi fu shi dian liu jiang wei 7.84×10-7A/cm2,you xiao di gao le NiTige jin ji ti de nai fu shi xing neng 。sui ran mo ceng nei Ca、Pyuan su nong du neng gou sui zhao dian jie ye nei Ca-Gpzu fen nong du zeng da er zeng da ,dan you yu Ca-Gpzai yi chun zhong rong jie du hen di ,mo ceng nei Ca、Pyuan su nong du zeng da you xian 。bing ju ,mo ceng yu ji ti de jie ge jiang du sui Ca-Gpnong du de zeng da xian zhe xia jiang 。yin ci ,tong guo xiang dian jie ye zhong tian jia Ca-Gplai zhi bei fu han Ca,Pyuan su de Al2O3mo ceng de fang fa bu shi shi fen li xiang 。wei le jin yi bu di gao mo ceng zhong Ca、Pyuan su de nong du ,yi zai dian jie ye zhong rong jie du geng gao de Ca（NO3）2·4H2Ohe lin suan san yi zhi （TEP）zuo wei Cayuan he Pyuan ,cai yong CPEDji shu zai NiTige jin biao mian zhi bei le han Ca,Pyuan su nong du geng gao de Al2O3mo ceng ,jing shui re chu li hou ,gai mo ceng biao mian chu xian jing xiang HA。dang dian jie ye zhong Ca（NO3）2·4H2Ode nong du wei 0.04 mol/L,TEPde nong du wei 0.4 mol/Lshi ,mo ceng zhong Ca、Pyuan su nong du fen bie da dao 8.15%he 4.74%,Ca/Pbi wei 1.72,zui jie jin zi ran zhuang tai HAde Ca/Pbi （1.67）。mo ceng dian hua xue xing neng ce shi he Nili zi rong chu yan jiu jie guo biao ming ,tong guo xiang dian jie ye zhong tian jia Ca（NO3）2he TEPzu fen zhi bei de fu han Ca、Pyuan su de Al2O3mo ceng neng gou you xiao di gao NiTiji ti de nai fu shi xing neng ,ji zhong ,dian jie ye zhong Ca（NO3）2de nong du wei 0.04 mol/L,TEPzu fen nong du wei 0.4 mol/Ltiao jian xia zhi bei de mo ceng zi fu shi dian liu jiang wei 1.07×10-8A/cm2;gai mo ceng zai mo ni ti ye （SBF）zhong jin pao 56tian hou ,Nili zi rong chu su lv jin wei 0.44μg/cm·2day,bi NiTige jin ji ti jiang di le 25.7bei 。ling wai ,SBFjin pao ke jin yi bu cu jin gai mo ceng biao mian HAkuang hua 。tong guo ju duo ba an （PDA）xiu shi ,you dao Al2O3mo ceng biao mian HAfang sheng kuang hua ,zhi bei le HA/Al2O3fu ge mo ceng 。gai mo ceng ke you xiao di gao ji ti de nai fu shi xing neng ,ji zi fu shi dian liu jiang wei 1.17×10-8A/cm2;ling wai ,gai mo ceng zai SBFjin pao 56tian hou ,Nili zi rong chu su lv jin wei 0.38μg/cm·2day,bi NiTige jin ji ti jiang di le 30.0bei 。ling wai ,ren gu sui jian chong zhi gan xi bao de sheng chang zhuang tai he xi bao fan shi yan jiu biao ming ,NiTiji ti biao mian Al2O3mo ceng 、fu han Ca、Pyuan su de Al2O3mo ceng he HA/Al2O3fu ge mo ceng de zhi bei ke you xiao cu jin gai chong gan xi bao de nian fu he zeng shi ,ju HA/Al2O3fu ge mo ceng de xiao guo zui jia 。xiang bi yu Al2O3mo ceng ,fu han Ca、Pyuan su de Al2O3mo ceng he HA/Al2O3fu ge mo ceng ,you yu jing xiang HAzu fen de yin ru ,neng gou xian zhe cu jin xi bao de cheng gu fen hua ,ji zhong ,HA/Al2O3fu ge mo ceng de cheng gu fen hua xiao lv geng gao 。yin ci ,HA/Al2O3fu ge mo ceng ju you geng hao de sheng wu xiang rong xing he sheng wu huo xing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自哈尔滨工业大学的王熙源，发表于刊物哈尔滨工业大学2019-12-07论文，是一篇关于医用合金论文,阴极等离子体液相电解沉积论文,膜层论文,耐腐蚀性论文,生物相容性论文,生物活性论文,哈尔滨工业大学2019-12-07论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自哈尔滨工业大学2019-12-07论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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