论文部分内容阅读
生物相容性作为人工植入体应具备的最基本功能要求,包括体相容性和界面相容性。使用单一生物材料很难构建出同时具有良好的体性能和表面性能的植入体,因此依据植入体的功能要求和其所处生理环境的不同,对其进行合理的表面设计具有重要意义。本论文内容属于基础研究,采用理论研究和实验研究相结合方式,针对钛合金基硬组织以及血管支架两类植入体进行表面设计与制造研究,目的是探索出提高其长期机械稳定性和生物相容性的有效途径。具体包括以下几方面的工作:（1）人工植入体表面设计基础理论研究。以生物材料表面工程的相关理论为基础,总结出人工植入体表面设计的四种基本思路。随后应用上述设计思路,并考虑植入体因植入位置不同而具有的功能与所处生理环境的特异性,针对钛合金基硬组织植入体以及血管支架植入体提出多种可行的表面设计方法,为后续实验研究指明方向。（2）钛合金表面微纳结构生物陶瓷复合涂层的制备及其性能研究。以钛合金基硬组织植入体表面生物活性化设计以及梯度设计思想为指导,基于仿生法和溶胶-凝胶法在钛合金表面制备了SCS+HA、SCS+T两种具有微纳结构特征的复合生物陶瓷涂层,并对其表面形貌、相组成,特别是摩擦学性能进行了深入研究。研究发现,两种复合涂层表现出完全不同的形貌结构特征,即:SCS+HA涂层表面呈现较为粗大的微米级片状结构,而SCS+T涂层表面则被致密均匀的纳米级颗粒晶体覆盖,这些结构特征为调控其生物相容性奠定了基础。摩擦学结果显示,较高载荷（5N）下,SCS+T较SCS+HA涂层具有更好的耐磨性;而与两种复合涂层相比,仿生沉积HA涂层有较低的摩擦系数和更好的耐磨性能。本文结果对研制生物相容性可控且具有良好摩擦学性能的陶瓷涂层具有参考价值。（3）钛合金表面TiO2图案化生物陶瓷薄膜的制备及其性能研究。以钛合金基血管支架植入体表面生物活性化设计以及图案化设计思想为指导,通过酸碱预处理与溶胶-凝胶法相结合的制备工艺以及溶胶-凝胶模板自组装法,在钛合金表面成功制备了两种具有特定微纳图案化结构的TiO2生物陶瓷薄膜。通过AFM研究了试验参数对薄膜表面微观形貌的影响,并对其浸润性能以及摩擦学性能进行了研究。结果表明:样品表面的图案化结构,均随试验参数的改变而呈现出规律性的变化,说明可以通过控制特定的试验参数来实现对图案化特征的渐变控制。摩擦学结果表明,两种TiO2图案化薄膜虽然具有不同的摩擦机理,但较传统方法制备的TiO2溶胶-凝胶薄膜的抗磨损性能均有明显提高。证明了特定的图案化微观结构可以提高薄膜的抗磨损性能,从而拓展了TiO2图案化生物陶瓷薄膜的应用范围,为发展新型耐磨人工关节提供了理论依据。