【摘要】：鎂合金由于其優(yōu)異的性能而被研究者們廣泛關(guān)注。其中,鎂合金與人體骨相接近的彈性模量可以最大限度地減少由于常用金屬植入物較大的彈性模量所造成的“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象。鎂也是生物磷灰石形成過(guò)程中最重要的二價(jià)離子之一,是骨代謝的重要元素。但鎂活潑的化學(xué)性質(zhì)限制了它的臨床應(yīng)用。本文以AZ31鎂合金作為研究對(duì)象,通過(guò)鈦離子注入預(yù)處理,結(jié)合多巴胺誘導(dǎo)仿生礦化法構(gòu)建羥基磷灰石涂層,以期改善AZ31鎂合金的耐腐蝕性和細(xì)胞相容性。1.鈦離子注入AZ31鎂合金預(yù)處理層的制備及表征。目的:考察不同劑量鈦離子注入對(duì)AZ31鎂合金耐腐蝕性能的影響。方法:AZ31基材經(jīng)過(guò)打磨拋光后放入真空靶室,設(shè)定引出電壓為40kV,注入劑量分別設(shè)定為1×10~(17)ions/cm~2、2×10~(17)ions/cm~2、3×10~(17)ions/cm~2、4×10~(17)ions/cm~2、5×10~(17)ions/cm~2,使用X射線衍射儀分析離子注入層晶體結(jié)構(gòu)的變化,X射線光電子能譜分析離子注入層的組成,射頻脈沖輝光放電光譜分析注入深度和注入元素原子百分比之間的關(guān)系。通過(guò)動(dòng)電位極化曲線對(duì)離子注入鎂合金的耐腐蝕性能進(jìn)行研究。結(jié)果:通過(guò)離子注入技術(shù)成功將鈦離子注入AZ31鎂合金。XRD結(jié)果顯示,注鈦AZ31鎂合金XRD衍射峰與基材相同;輝光放電光發(fā)射譜結(jié)果表明,五組樣品中均存在鈦元素,注入層中鈦的含量在距鎂合金表面大約100-500nm時(shí)最高;動(dòng)電位極化曲線顯示,當(dāng)鈦離子注入劑量為3×10~(17)ions/cm~2時(shí),鎂合金的腐蝕電流密度最低。因此,我們使用3×10~(17)ions/cm~2的離子注入劑量對(duì)AZ31鎂合金進(jìn)行預(yù)處理。2.鈦離子注入預(yù)處理AZ31鎂合金復(fù)合多巴胺誘導(dǎo)羥基磷灰石涂層的制備及表征。目的:鈦離子注入預(yù)處理AZ31鎂合金復(fù)合多巴胺誘導(dǎo)制備羥基磷灰石涂層,改善AZ31鎂合金的耐腐蝕性能和細(xì)胞相容性。方法:在鈦離子注入預(yù)處理的AZ31鎂合金表面,復(fù)合多巴胺后浸泡在鈣磷溶液中,仿生礦化形成羥基磷灰石涂層。分別利用掃描電鏡,X射線衍射儀,傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀和X射線能譜儀,對(duì)改性后的AZ31鎂合金的表面形貌、晶相結(jié)構(gòu)及元素組成進(jìn)行表征。通過(guò)動(dòng)電位極化曲線和析氫實(shí)驗(yàn)對(duì)改性后AZ31鎂合金的耐腐蝕性能進(jìn)行研究。通過(guò)MTT實(shí)驗(yàn)、茜素紅染色和AKP實(shí)驗(yàn)考察改性鎂合金的細(xì)胞相容性。結(jié)果:通過(guò)離子注入技術(shù)和仿生礦化技術(shù),在AZ31鎂合金表面成功制備了鈦/多巴胺/羥基磷灰石復(fù)合涂層。掃描電鏡觀察鈦離子注入預(yù)處理AZ31鎂合金發(fā)現(xiàn),鎂合金表面復(fù)合涂層呈現(xiàn)花瓣樣結(jié)構(gòu),EDS結(jié)果顯示復(fù)合涂層鈣磷比為1.65,相比于單獨(dú)鈦離子注入預(yù)處理涂層和多巴胺誘導(dǎo)的鈣磷涂層更接近羥基磷灰石中鈣磷的理論百分比1.67,橫斷面結(jié)果顯示復(fù)合涂層的厚度最厚,約416.67μm。動(dòng)電位極化曲線結(jié)果顯示,復(fù)合涂層的腐蝕電位最高,為-1210mVvs.Ag/AgCl,腐蝕電流密度最低,為3.341×10~(-6)A/cm~2。析氫結(jié)果顯示:復(fù)合涂層組氫氣析出量隨時(shí)間的增加最為緩慢。MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,MC3T3-E1細(xì)胞呈現(xiàn)樹(shù)突狀結(jié)構(gòu),無(wú)核分裂相,3組處理樣均無(wú)細(xì)胞毒性且能促進(jìn)細(xì)胞增殖,復(fù)合涂層組7天細(xì)胞增殖率相較其他組更高。茜素紅染色結(jié)果表明復(fù)合涂層組鈣結(jié)節(jié)染色較深且數(shù)目最多,AKP檢測(cè)結(jié)果表明復(fù)合涂層組Alp活性較其他組更強(qiáng)。結(jié)論:通過(guò)鈦離子注入預(yù)處理AZ31鎂合金復(fù)合PDA成功誘導(dǎo)制備了羥基磷灰石復(fù)合涂層,改性后的AZ31鎂合金的耐腐蝕性以及細(xì)胞相容性均明顯改善。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R783.1
【圖文】：

鎂合金材料用植入材料植入物材料的使用可以追溯到十九世紀(jì)，工業(yè)革命的興起開(kāi)啟。從那時(shí)起，金屬材料就在矯形外科中占據(jù)主導(dǎo)地位，在大多括臨時(shí)裝置中均起著重要作用。同時(shí)，口腔臨床中也可以看到跡[2]。近年來(lái)，越來(lái)越多的金屬生物材料研究趨向于硬組織器 NiTi 記憶合金應(yīng)用于血管支架的研究[3]、鎂合金在骨組織工的探究[4]。盡管可以通過(guò)工業(yè)生產(chǎn)鑄造各型金屬以及合金材料材料具有良好的生物相容性，可以成為長(zhǎng)期有效的植入材料。，這些材料可分為以下四組：不銹鋼、鈷基合金、鈦基合金和鈦合金以及鎂合金）[5]。前三組中的金屬材料制成的醫(yī)用植入和藥物管理局[6]的批準(zhǔn)，并已被廣泛的應(yīng)用于骨科。圖 1 展示料應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐的場(chǎng)景。

研究生學(xué)位論文合 PDA 誘導(dǎo) AZ31 鎂合金 HA 涂層的制備及性能研究進(jìn)行選擇性的修改。例如，如果他們被制成心血管得到保證。，研究人員對(duì)初始修復(fù)階段的降解率給予了更多的合過(guò)程中，要保持良好的力學(xué)特性。鎂具有化學(xué)活。一般來(lái)說(shuō)，在制備和使用過(guò)程中，涂層中會(huì)不可環(huán)境中，體液通過(guò)這些裂縫和氣孔穿透涂層。圖蝕失效機(jī)理的示意圖[35]。

沉積是一個(gè)范圍廣泛的過(guò)程，包括陰極電泳、陽(yáng)極電沉積和電的一個(gè)典型特征是，懸浮在液體介質(zhì)中的膠體顆粒在電場(chǎng)(電泳并沉積在電極上。圖 1-3 給出了兩個(gè)電泳沉積過(guò)程的示意圖[50]無(wú)機(jī)相沉積。陰極電沉積比化學(xué)轉(zhuǎn)化層更能產(chǎn)生羥基磷灰石涂層數(shù)調(diào)整是必要的。有時(shí)基體的痕跡會(huì)被混合到涂層中形成新相單純的沉積，而是在一定程度上在界面上的轉(zhuǎn)換。電泳沉積技術(shù)鎂合金中輔助微弧氧化技術(shù)沉積涂層的研究。MehdiRazavi 及其鎂合金為原料，制備了一種納米結(jié)構(gòu)的墨溫鈦(Ca3MgSi2O8)生物陶耐蝕性、生物活性、機(jī)械穩(wěn)定性和細(xì)胞相容性。電泳沉積輔助微涂層。用 x 射線衍射和電子顯微鏡對(duì)樣品的相組成和表面形貌進(jìn)電化學(xué)測(cè)量、浸入模擬體液(SBF)和壓縮試驗(yàn)研究了樣品的腐蝕學(xué)行為。通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)評(píng)估樣品的細(xì)胞相容性。結(jié)果表明不僅提高了耐蝕性，而且提高了 AZ91 鎂合金的生物活性、機(jī)械容性。

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本文編號(hào)：2765437