本文關(guān)鍵詞：鈦表面功能化膜層的構(gòu)建及電化學(xué)沉積鈣磷涂層的研究

  更多相關(guān)文章： 鈦 功能膜層 電化學(xué)沉積 鈣磷涂層 結(jié)晶性能 生物活性

【摘要】：目前用于骨組織工程的鈦基材料,雖然其具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性及彈性模量與人骨相近等一系列優(yōu)點,但其呈惰性的表面性質(zhì)無法提供細(xì)胞可進(jìn)行識別的特定位置信息,使其不具備良好的細(xì)胞相容性。生物材料的細(xì)胞相容性與其的表面性質(zhì),如表面形貌、表面自由能、表面親疏水性和表面電荷等因素有關(guān)。因此有必要對鈦基材料進(jìn)行表面改性,通過表面化學(xué)處理技術(shù)或涂層技術(shù)可在材料表面產(chǎn)生特殊活性功能膜層,在賦予材料表面良好的細(xì)胞相容性的同時,又可以保留材料本體的性質(zhì)如化學(xué)與物理機(jī)械性能等不發(fā)生改變,可制備出生物相容性良好的鈦基植入體材料。本文首先通過Piranha溶液(體積比H2SO4:H2O2=7:3)處理在醫(yī)用鈦表面形成納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化層。利用自組裝技術(shù)在材料表面接枝十八烷基三氯硅烷(OTS)膜,并進(jìn)行紫外光照,探討不同電化學(xué)沉積條件對鈣磷涂層微觀形貌及結(jié)構(gòu)的影響。通過電化學(xué)方法使鈣磷涂層在紫外輻射下的OTS功能化鈦表面可控沉積,通過X射線衍射儀(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM).透射電子顯微鏡(TEM)對鈣磷涂層進(jìn)行了表征,利用Scherrer公式對不同沉積條件下鈣磷晶粒尺寸進(jìn)行了探討。結(jié)果表明改變參數(shù),鈣磷涂層的微觀形貌不同,且其晶粒大小不一,尺寸范圍在12.46nm-190.1nm之間。進(jìn)一步探討OTS膜層紫外光照前后親疏水性對電化學(xué)沉積鈣磷涂層的影響。利用傅里葉變換紅外譜儀(FTIR)、接觸角測定儀、XRD、FE-SEM對OTS膜和鈣磷涂層進(jìn)行了表征和分析。結(jié)果表明活性鈦表面OTS的水接觸角(109.8±2.1°)經(jīng)UV輻照后降低到63.4±1.8°,其表面能由37.50 mJ·m-2增加到45.18 mJ·m-2,研究結(jié)果證實經(jīng)UV輻照120 min后的Ti-OTS表面鈣磷涂層更均勻有序,有望能提高植入材料的穩(wěn)定性。另一方面,通過在羥基化鈦表面自組裝三種含有不同功能基團(tuán)(-CH3、-NH2、-C(O)C)的硅烷偶聯(lián)劑,由于官能團(tuán)的作用賦予材料表面特定功能化,研究鈦材料表面的成分、結(jié)構(gòu)、形貌、能量狀態(tài)、親(疏)水性能和電荷等特征對改性后鈦基材料表面電化學(xué)沉積鈣磷涂層的結(jié)晶性能及細(xì)胞的粘附與增殖行為的影響。結(jié)果表明,功能化鈦表面電沉積的鈣磷涂層晶粒尺寸為納米級,且不同功能基團(tuán)作用的鈦表面鈣磷涂層形貌為差異明顯的納米花狀,-CH3作用的鈦表面與其它表面相比具有類似于天然羥基磷灰石優(yōu)異的結(jié)晶性能。體外細(xì)胞實驗表明功能化鈦表面均具有良好的細(xì)胞相容性。綜上所述,功能膜層的構(gòu)建能為鈦基鈣磷涂層材料作為組織工程骨修復(fù)材料提供理論和實驗依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：鈦 功能膜層 電化學(xué)沉積 鈣磷涂層 結(jié)晶性能 生物活性
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 緒論14-27
• 1.1 課題研究背景14-17
• 1.1.1 金屬植入材料簡介14-15
• 1.1.2 鈦基骨植入材料及其應(yīng)用15-16
• 1.1.3 鈦基骨植入材料的表面改性16-17
• 1.2 材料表面功能化改性17-20
• 1.2.1 表面功能化改性方法17-20
• 1.2.2 表面功能化改性意義20
• 1.3 鈦表面制備鈣磷涂層20-25
• 1.3.1 鈣磷涂層簡介20-21
• 1.3.2 鈣磷涂層的制備方法21-24
• 1.3.3 改性鈦表面電化學(xué)沉積方法制備鈣磷涂層24-25
• 1.4 本課題研究意義及內(nèi)容25-27
• 1.4.1 本課題研究意義與目的25-26
• 1.4.2 本課題研究內(nèi)容26-27
• 第二章 OTS功能化鈦表面電化學(xué)沉積鈣磷涂層的工藝研究27-39
• 2.1 前言27
• 2.2 實驗部分27-31
• 2.2.1 實驗試劑與儀器27-29
• 2.2.2 樣品制備29-30
• 2.2.3 樣品表征方法30-31
• 2.3 結(jié)果與討論31-38
• 2.3.1 OTS自組裝膜層濃度對電化學(xué)沉積鈣磷涂層的影響31-32
• 2.3.2 電解液pH值對電化學(xué)沉積鈣磷涂層影響32-33
• 2.3.3 電解液溫度對電化學(xué)沉積鈣磷涂層影響33-34
• 2.3.4 電流密度對電化學(xué)沉積鈣磷涂層影響34-35
• 2.3.5 沉積時間對電化學(xué)沉積鈣磷涂層影響35-36
• 2.3.6 OTS功能化鈦表面電化學(xué)沉積鈣磷涂層機(jī)理分析36-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 OTS功能化鈦表面親疏水性對電化學(xué)沉積鈣磷涂層的影響39-49
• 3.1 前言39
• 3.2 實驗部分39-42
• 3.2.1 實驗試劑與儀器39-41
• 3.2.2 樣品制備41
• 3.2.3 樣品表征方法41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-48
• 3.3.1 鈦表面OTS成膜前后的傅里葉紅外表征42-43
• 3.3.2 鈦表面親疏水性及表面能分析43-44
• 3.3.3 鈦表面沉積鈣磷涂層的SEM及EDS面掃描分析44-46
• 3.3.4 電化學(xué)沉積鈣磷涂層的XRD表征46-47
• 3.3.5 鈦表面OTS功能膜層和鈣磷涂層的構(gòu)建機(jī)制47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 鈦表面功能基團(tuán)對電化學(xué)沉積鈣磷涂層的影響49-66
• 4.1 前言49
• 4.2 實驗部分49-53
• 4.2.1 實驗試劑與儀器49-51
• 4.2.2 樣品制備51
• 4.2.3 樣品表征方法51-52
• 4.2.4 細(xì)胞相容性52-53
• 4.3 結(jié)果與討論53-65
• 4.3.1 自組裝硅烷偶聯(lián)劑的ATR-FTIR分析53-54
• 4.3.2 鈦表面功能膜層的接觸角及表面能分析54-56
• 4.3.3 功能膜層表面電勢分析56
• 4.3.4 功能基團(tuán)對鈣磷涂層形貌及元素影響分析56-58
• 4.3.5 鈣磷涂層表面元素分析58-60
• 4.3.6 功能基團(tuán)對鈣磷涂層晶型與結(jié)構(gòu)影響分析60-62
• 4.3.7 鈦表面功能基團(tuán)對鈣磷涂層成核機(jī)理分析62-63
• 4.3.8 細(xì)胞粘附形貌分析63-64
• 4.3.9 細(xì)胞增殖活力檢測64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文77-79
• 致謝7

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本文編號：1000248