鈦合金材料因其良好的機械力學性能以及生物相容性而被廣泛的應用于人工骨植入領(lǐng)域。但鈦合金材料存在生物惰性,植入人體后,不易與骨組織形成穩(wěn)定可靠的生物鍵合,使植入體周圍發(fā)生炎癥,更有甚者引起植入體脫落,導致植入失敗,因此,提升鈦合金材料與骨組織的結(jié)合能力成為植入體領(lǐng)域研究的熱點。為提升植入體與骨組織的結(jié)合強度,本課題依據(jù)仿生學原理,結(jié)合樹蛙腳掌皮膚具有粘附性的特點,在鈦合金表面設(shè)計出仿樹蛙腳掌皮膚形貌的六邊形微納米組合結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)所設(shè)計微納米組合結(jié)構(gòu)的制備,本課題通過光纖激光和化學處理、光纖激光和飛秒激光加工等方法制備微納米組合結(jié)構(gòu),并通過體外模擬體液浸泡實驗研究不同表面微結(jié)構(gòu)的生物活性。為進一步提升生物活性,利用激光熔覆法在鈦合金人工骨表面制備線陣列分布的鈦酸鈣涂層。通過對該仿生微納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造以及生物活性研究,獲得以下結(jié)論:（1）通過對人工骨骼結(jié)構(gòu)特點以及樹蛙腳掌皮膚形貌的分析,仿生設(shè)計出六邊形微納米組合結(jié)構(gòu),其中微六邊形邊長150³00?m,六邊形間溝槽寬100?m,納米孔洞尺寸為10¹50nm。（2）通過對光纖激光器加工鈦合金表面影... 

【文章來源】：陜西科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

PMMA表面微倒鉤陣列的SEM圖

并且納米結(jié)構(gòu)更有利于蛋白質(zhì)的吸附，該結(jié)構(gòu)對成骨細胞、成纖維細胞以及上皮細胞的生長具有積極作用，如圖1-2 所示[23]。圖 1-2 納米結(jié)構(gòu)表面對蛋白質(zhì)和細胞行為的影響[23]Fig. 1-2 Effects of nanostructured surfaces on protein and cell behavior鈦及鈦合金表面通常采用水熱合成法[24]、直接化學反應法[25-27]以及陽極氧化法[28-32]等加工工藝加工出納米線、納米管、納米花等表面納米結(jié)構(gòu)。水熱法是以水溶液為反應體系，在特定的密閉反應釜中，對該溶液加溫加壓，使難溶或不溶物質(zhì)重新結(jié)晶以實現(xiàn)材料的表面改性[24]。Li 等[33]在 160℃高壓釜內(nèi)，通過水熱合成法在鈦合金表面制備出 TiO2納米棒，并證明該結(jié)構(gòu)有利于細胞黏附和生長。直接化學反應法操作簡單，適用范圍廣，通常利用雙氧水、酸堿溶液與鈦合金樣品發(fā)生反應，在樣品表面產(chǎn)生不同的納米結(jié)構(gòu)[25-27]。Zhao 等[34]通過直接化學反應法在鈦表面制備出納米尺度結(jié)構(gòu)，并證明該表面結(jié)構(gòu)有利于細胞的增殖和分化。陽極氧化法是在特定的電解液中，以改性金屬為陽極，鉑片為陰極，在改性金屬表面生成一定形貌氧化物的一種處理方法[28]。該方法制備工藝簡單，制備的 TiO2納米管陣列高低有序，是現(xiàn)階段制備過程中最通用的加工方法。Oh 等[35]通過對 TiO2納米管不同孔徑的研究，得出在 30nm 到 100nm 的孔徑范圍內(nèi)

陜西科技大學碩士學位論文提升植入體的表面積，增強植入體與骨組織的力學結(jié)合強度；納米結(jié)構(gòu)通的形成，影響細胞的生長和分化，骨組織與不同尺度植入體表面的相互作 1-3 所示[37]。從生物學角度講，微納米復合結(jié)構(gòu)更有利于細胞行為的調(diào)節(jié)入物與骨組織結(jié)合強度的提升。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于樹蛙腳掌濕黏附的仿生手術(shù)夾鉗表面研究[J]. 張力文,陳華偉,王炎,張鵬飛,張國凱,張德遠.  機械工程學報. 2018(17)
[2]載能電刀仿生防粘表面技術(shù)[J]. 劉光,張鵬飛,陳華偉,韓志武,張德遠.  機械工程學報. 2018(17)
[3]TC4合金微弧氧化及膜層生物活性探究[J]. 李樊,李玉海,趙暉.  沈陽理工大學學報. 2017(03)
[4]水熱合成制度對水化硅酸鈣孔結(jié)構(gòu)的影響[J]. 曾路,何牟,毛釘.  非金屬礦. 2017(03)
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博士論文
[1]鈦材表面納米結(jié)構(gòu)化及其對骨髓間充質(zhì)干細胞的影響[D]. 來敏.重慶大學 2013
[2]鈦合金表面圖案化處理及生物活性化機理[D]. 梁春永.天津大學 2008

碩士論文
[1]鈦合金表面微納結(jié)構(gòu)設(shè)計制造及其生物活性研究[D]. 門博.山東大學 2015
[2]鈦基羥基磷灰石涂層的仿生制備與性能研究[D]. 曹鑫.陜西科技大學 2015
[3]鈦表面絲素蛋白調(diào)控磷酸鈣仿生礦化的研究[D]. 張瑾莉.浙江理工大學 2014
[4]微弧氧化法制備鈦基羥基磷灰石生物陶瓷膜研究[D]. 倪嘉樺.青島科技大學 2007



本文編號：3578131