【摘 要】
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近等原子比的NiTi合金因其独特的形状记忆效应、超弹性、低弹性模量等优点,已作为骨科植入材料被广泛的应用于临床。然而,NiTi合金是一种生物惰性材料,植入人体后,常因细菌感染、无促骨折修复能力或骨整合能力差等问题而导致植入失败。此外,NiTi合金的耐腐蚀性能较差,是其临床应用的另一重要隐患。诸多研究表明,对NiTi合金进行表面改性能够改善其综合性能,因此已被广大科研和临床工作者一致认为是解决上述问
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近等原子比的NiTi合金因其独特的形状记忆效应、超弹性、低弹性模量等优点,已作为骨科植入材料被广泛的应用于临床。然而,NiTi合金是一种生物惰性材料,植入人体后,常因细菌感染、无促骨折修复能力或骨整合能力差等问题而导致植入失败。此外,NiTi合金的耐腐蚀性能较差,是其临床应用的另一重要隐患。诸多研究表明,对NiTi合金进行表面改性能够改善其综合性能,因此已被广大科研和临床工作者一致认为是解决上述问题的有效手段。阳极氧化是对阀金属及其合金进行表面改性的一种经济有效的方法,尤其适用于形状复杂的植入材料。通过调整阳极氧化的工艺参数,可以在植入材料表面制备成分和结构不同的涂层。本文通过阳极氧化技术在NiTi合金表面制备Ni-Ti-O纳米孔涂层,首先研究了电解抛光预处理工艺对Ni-Ti-O纳米孔有序度的影响,随后探索了涂层的在溶液中的稳定性以及纳米孔长度对其性能的影响,最后以Zn为代表,研究了涂层作为药物载体的可行性。具体研究结果如下:（1）阳极氧化前对NiTi合金进行电解抛光预处理,能够有效地抑制阳极氧化过程中Ni-Ti-O纳米孔涂层表面不规则层的生成,促使规则有序Ni-Ti-O纳米孔的充分暴露。电解抛光预处理后,Ni-Ti-O纳米孔涂层的厚度增加,耐腐蚀性能提高。同时,由于涂层释放的Ni2+增加,显著提高了抗菌性能。有序纳米孔的暴露可改变骨髓间质干细胞的形态,使其向成骨细胞分化。另外,通过研究电解抛光预处理对Ni-Ti-O纳米管结构的影响,发现电解抛光预处理后Ni-Ti-O纳米管表面的点蚀坑消失,在宏观和微观上形成了规则有序的纳米管。（2）Ni-Ti-O纳米孔涂层在磷酸盐缓冲液（PBS）和去离子水中浸泡60天后仍能很好地保持其多孔结构和非晶态微结构,且化学组成也没有明显改变。耐腐蚀性能、抗菌性能和生物相容性亦无显著退化。此外,研究发现随着浸泡时间的延长,Ni2+的累积释放量减少,分析发现这种现象是由于溶液中Ni2+浓度过饱和导致部分Ni2+以Ni（OH）2的形式在涂层表面析出。（3）改变阳极氧化时间可制备不同长度（1.30-18.5μm）的Ni-Ti-O纳米孔,且随着纳米孔长度的增加,样品的耐腐蚀性能和抗菌性能均提高。纳米孔的长度与髓间质干细胞的I型胶原分泌和细胞外基质矿化能力正相关。（4）通过在Zn（CH3COO）2溶液中对Ni-Ti-O纳米孔涂层进行水热处理,可将Zn元素以ZnTiO3的形式均匀地负载到Ni-Ti-O纳米孔涂层中。水热处理后样品的腐蚀电流密度降低了1个数量级,Ni2+释放量与未处理的纳米孔相比明显减少,但由于Zn2+的持续释放,赋予Ni-Ti-O纳米孔涂层优异的长效抗菌能力。此外,Zn能够促进骨髓间充质干细胞向成骨分化。
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