钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术及生物性能研究进展
2021-01-08杨理京
钛工业进展 2020年6期
王 培,杨理京,何 飞
(西北有色金属研究院, 陕西 西安 710016)
钛及钛合金具有良好的生物相容性、化学惰性和优异的力学性能,一直是制造人体骨骼、关节和牙科植入物等医用植入体的首选材料[1]。结合计算机辅助设计技术(CAD),可以采用选择性激光熔化(selective laser melting, SLM)、电子束熔化(electronic beam melting, EBM)等方法制作符合人体要求的力学性能和复杂多孔结构的植入体[2],以供口腔科和骨科的临床应用。然而,仅有多孔结构不足以保证植入体获得良好的生物相容性,纳米和微米尺度的结构对于提高植入体的生物相容性及促进骨整合具有重要的作用。为了增强钛及钛合金植入体的生物相容性,表面改性技术成为医用钛及钛合金的研究热点。目前,钛及钛合金表面改性的方法主要有微弧氧化法、激光脉冲沉积、电化学沉积法、溶胶-凝胶法、等离子喷涂法、磁控溅射法等[3,4]。
微米尺度粗糙涂层有利于成骨细胞的附着和分化,但其成骨效果并不理想[5]。为了更好地适应人体环境,植入体的表面形态应模拟人体组织的梯度结构。从仿生学的角度来看,涂层的微/纳米层次结构可以极大地增强骨整合[6,7]。Tan等[8]将羟基磷灰石沉积在微制造技术创造的微尺度结构上,在硅晶片上制备出了微/纳米结构涂层,新开发的材料与骨细胞具有良好的生物相容性,可诱导一系列理想的细胞反应,可推广到其他医用生物材料的应用上。Kubo等[9]在钛合金表面构建出TiO2的微孔和纳米粒子杂化形貌,增强了成骨细胞的附着、扩散、黏附、增殖和分化。……
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