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钛及其合金具有优越的生物相容性、机械性能和耐腐蚀性等优点,广泛应用于牙科修复材料。以往使用的合金有Ti-6Al-4V合金,但这种合金中含有有毒元素Al和V。近年来,国内外许多学者都侧重于无毒牙科修复用钛合金的研究。纯钛就是理想的牙科材料之一。口腔是一个复杂的电解质环境,植入牙科材料在行使其功能时,极易发生各种腐蚀。随着人们对牙科材料的深入开发和研究,口腔环境中植入牙科材料的微生物腐蚀已引起越来越多学者的高度重视。在众多的口腔微生物中,血链球菌是主要的腐蚀性细菌之一。由于血链球菌进行无氧糖酵解的主要代谢产物为乳酸,乳酸对钛材腐蚀的影响也受到了国内外研究者的高度关注,然而,血链球球菌及乳酸对钛合金的腐蚀影响及机理尚不清楚。 本实验将来源于中国科学院北京微生物研究所的血链球菌(Streptococcussanguis)接种培养,并接种于人工唾液中测定其生长曲线。以人工唾液为腐蚀介质,检测了血链球菌的生命活动在各个阶段对钛材的影响。本文重点利用电化学方法(电化学阻抗谱及极化曲线)和表面分析手段(如扫描电镜,荧光显微镜)研究了钛分别在空白、血链球菌、乳酸、血链球菌及乳酸共同存在四种情况下的腐蚀行为,并探讨了四种情况下的腐蚀机理。 Tafel极化曲线及动电位极化曲线表明,钛在空白人工唾液中在浸泡初期钛表面出现了钝化现象,说明钝化膜起到保护作用。但随着浸泡时间的延长,钝化膜的修复能力小于溶解能力,溶解占优势。电化学阻抗谱显示为半圆的一部分,拟合后电阻较大,说明钛表面有很大的钝性。从扫描电镜图上发现钛表面某些点跟区域发生了腐蚀,说明钛发生的是局部腐蚀,主要是由于Cl-的作用。 在有血链球菌存在的人工唾液体系中,通过荧光显微镜和SEM观察发现钛表面有血链球菌的吸附,且最终都会形成大小不一的微生物膜。从Tafel极化曲线、动电位极化曲线上发现,钛的钝化现象消失,腐蚀加重。溶液的pH值比空白低得多,进一步表明,钛的腐蚀可能与微生物膜的形成和血链球菌的酸性代谢产物共同作用有关。 在加入不同pH值的乳酸的人工唾液中,随着pH值的降低,腐蚀加剧。从SEM图上发现,随着溶液pH值的降低,钛表面蚀点的半径逐渐增大,说明乳酸的吸附加速了点蚀。 在乳酸和血链球菌同时存在时,随着乳酸pH值的降低,血链球菌的OD值明显下降,其生存能力下降,但通过荧光显微镜观察在钛表面都能形成局部微生物膜。Tafel极化参数数显示了血链球菌及乳酸共同存在时钛发生了严重的腐蚀。电化学阻抗谱随着浸泡时间的延长,趋于一个半圆,半径逐渐减小,腐蚀加重。SEM图上明显观察到血链球菌的吸附且发现呈闭合的点蚀坑。说明血链球菌生成的微生物膜的“扩散屏障”作用和乳酸共同加速了钛的腐蚀。