钛及钛合金因其优良的生物相容性、力学性能、耐腐蚀性和较好的可加工性而成为重要的牙植入体材料，但钛及钛合金生物活性差、与周围骨结合力低，直接影响到种植效果。因此在钛种植体表面构建生物活性膜层具有重要的科学研究价值和很好的临床应用前景。 本研究根据微弧氧化工艺特点以及临床对种植体生物膜层的特性要求进行生物活性膜层的成分与结构设计，采用微弧氧化工艺以及喷砂-微弧氧化复合工艺在钛基种植体表面构建了含羟基磷灰石及Sr、La、Ce元素的多孔结构膜层，使生物活性膜层具有高的结合强度和良好的生物活性，从而使种植体能够与骨组织产生生物结合，促进和加快骨组织的生长和改建过程，提高种植体在植入体中的生物稳定性。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)等技术及其它现代分析测试手段对微弧氧化活性涂层的表面形貌、元素组成和晶相组成、陶瓷膜层厚度及与基体结合力、粗糙度等一系列材料学特征较为深入和系统的研究。 生物活性膜层成分与结构的设计上兼顾了力学性能与生物性能两方面的要求。在膜层成分方面，采用微弧氧化工艺在β-甘油磷酸钠(β-GP)和乙酸钙(CA)组成的电解液中直接在钛金属表面制备了羟基磷灰石生物活性膜层，膜层形成的机制是熔融-凝固-包覆机制。另外，通过对电解液组成的调整，采用微弧氧化工艺，分别在含有锶、镧、铈等离子的电解液中，制备了含锶、含镧、含铈羟基磷灰石膜层。其中锶在膜层中以含锶羟基磷灰石(化学式可表示为Ca10-×Sr×(PO4)6(OH)2，式中X在0-10之间)形式存在，镧、铈以离子形式存在。锶、镧、铈等元素进入膜层的机制与钙相同。 详细研究了工艺参数对膜层成分及结构的影响。结果表明，随着电解液浓度的增大，氧化电压的提高，占空比的增大，氧化时间的延长，膜层厚度呈现增大趋势，膜层表面孔洞直径增大，膜层中金红石型TiO2含量相对锐钛矿石型TiO2含量增大，羟基磷灰石成分开始出现并随之增加。恒压模式和恒流模式对于脉冲能量控制方式的不同，导致两者在微弧氧化过程中对于氧化膜厚度的控制有一定差异。从控制膜层结构性能方面而言，恒压模式比恒流模式更为灵活。恒压模式更适合制备对膜层厚度要求不是很大的生物材料。根据材料性能的综合分析，确定了最佳的微弧氧化工艺参数。 为进一步改善膜层结构特征，采用喷砂-微弧氧化(SB-MAO)复合工艺法制备了具有多级孔洞的高粗糙度生物活性膜层。该表面即存在由喷砂处理所形成的宏观的大孔结构，在大孔之间与大孔洞内壁上又存在着由微弧氧化工艺所形成的相互贯通的细小孔洞。采用SB-MAO复合工艺制备的膜层，在保持表面成分与单纯采用微弧氧化工艺所制备的膜层基本一致的前提下，提高了膜层的表面粗糙度，同时保持了良好的完整结构，极大的提高了膜层与去离子水的浸润性，从而有利于加快骨结合。力学性能测试显示微弧氧化膜在划痕试验中没有明显的破裂，也没有大片剥落，膜层具有一定的抗剪切的能力。粘结拉伸试验显示在不同电压下所制备的膜层，其结合强度呈现一个先增大后下降的趋势，在400V电压下制备的膜层结合强度达到最大值70MPa。在电解液中添加改性成分(锶、镧、铈等)对膜层临界载荷影响不大。分别在含锶、含镧、含铈的电解液中400V电压下所制备的膜层同样具有较高的抗拉强度。 溶血试验和细胞培养表明微弧氧化膜层具有良好的血液相容性和良好的细胞亲和性。动物实验结果表明，微弧氧化钛种植体与光滑钛种植体相比，具有更快的骨．种植体界面愈合速度、更强的骨．种植体界面结合强度以及较低的钛离子扩散水平。锶元素的加入有利于提高种植体与骨之间的结合速度及种植体与骨的结合力。采用喷砂-微弧氧化复合工艺制备的高粗糙度含羟基磷灰石氧化膜层钛种植体，与单纯采用微弧氧化工艺制备的含羟基磷灰石氧化膜层钛种植体相比，能够进一步提高种植体表面形成骨整合的能力。