鈦（Ti）及其合金憑借優(yōu)異的機械性能和良好的生物相容性,一直是骨和牙種植體的主要臨床應用材料。由于鈦及其合金自身的生物惰性,不易與周圍骨組織進行快速的骨整合,因此其表面的生物活性有待進一步提高。羥基磷灰石（HA）是人體骨和牙齒的主要無機成分,具有良好的生物活性和生物相容性,受其力學性能的制約,常被作為涂層材料覆蓋在鈦基體表面,用以提高植入體的生物活性。但一直存在涂層與基體界面結(jié)合強度低和涂層力學穩(wěn)定性差的問題,成為限制其臨床廣泛應用的主要因素。本文從涂層結(jié)構(gòu)設計、成分設計及制備方法等方面,就國內(nèi)外改善鈦基底與HA涂層界面結(jié)合性能的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)作一綜述,為高性能鈦植入體的制備和應用提供參考。 

【文章來源】：化學進展. 2020,32(04)北大核心SCICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

激光輔助冷噴涂系統(tǒng)示意圖[88]

對HA涂層與Ti及其合金的界面研究對于涂層的制備有極大的指導作用。涂層與基體的界面結(jié)合主要分為三種類型(圖1):(1)機械互鎖,涂層與基底依靠一定的粗糙度進行表面嵌合,從而形成機械鉚合;(2)物理吸附,當涂層與基底緊密接觸時,涂層中的分子依靠范德華力、氫鍵或靜電吸附與基底之間形成相互作用;(3)化學鍵合,在界面處生成化合物或固溶體,靠共價鍵、離子鍵或金屬鍵結(jié)合[11,12]。研究者們在尋求提高其界面結(jié)合強度方法的同時,從材料順應性的角度出發(fā),提高HA涂層與Ti基底的力學匹配性,從而提高涂層的穩(wěn)定性,近幾年在結(jié)構(gòu)設計、成分設計和制備方法等幾方面取得了一定進展。以下將對近年來提高HA涂層結(jié)合強度和穩(wěn)定性方面的相關研究進行綜述。2 結(jié)構(gòu)設計

隨著梯度設計研究的深入,多種中間層被嘗試引入,包括生物活性玻璃[27,28]、Al2O3[29]、YSZ[30]、TiO2[31]、Ti/HA百分比混合物[32]和TiN[33]等,通過冶金結(jié)合增強層與層之間的結(jié)合強度或通過中間層緩解熱膨脹系數(shù)差異大的問題,以提高HA涂層與Ti基底的結(jié)合強度。隨之制備方法也在傳統(tǒng)的基礎上進一步改進,如有研究[34]采用超音速火焰噴涂技術,在Ti6Al4V基底上制備了多層HA/TiO2梯度復合涂層。涂層設計如圖2所示,從基底界面處的純TiO2到涂層外表面處的純HA,組成相的質(zhì)量分數(shù)逐層逐漸變化。通過壓痕測試測量計算了傳統(tǒng)單層純HA涂層和功能梯度涂層的斷裂韌性和結(jié)合強度,結(jié)果表明,TiO2層有利于改善涂層黏合性,梯度設計的中間層改善了斷裂韌性。因此,設計構(gòu)建梯度涂層相對于傳統(tǒng)的單層HA涂層更有利于改善植入體的機械穩(wěn)定性。3 成分設計

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Plasma spray of biofunctional（Mg, Sr）-substituted hydroxyapatite coatings for titanium alloy implants[J]. Lei Cao,Ihsan Ullah,Na Li,Shiyu Niu,Rujie Sun,DANDan Xia,Rui Yang,Xing Zhang.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(05)
[2]熱噴涂生物陶瓷涂層的研究進展[J]. 鄭學斌,謝有桃.  無機材料學報. 2013(01)
[3]生物植體表面活化改性(英文)[J]. 黃毓虹,鄭海興,Audrey Lin,Ichiro Nishimura.  稀有金屬材料與工程. 2010(S2)



本文編號：3362709