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钛具有较好的生物相容性，被广泛应用于人工骨、关节、牙齿等硬组织替换。然而，钛在人体内无生物活性，不能与周围组织良好的结合，通常需对其进行表面改性处理。本论文利用电化学阳极氧化法，在高纯钛表面制备出二氧化钛(TiO2)纳米管阵列层。进而，利用简单的化学处理方法对TiO2纳米管阵列进行表面修饰改性处理，研究改性前后钛表面TiO2纳米管阵列表面形貌、物相、荷电性质和生物活性。此外，在高纯钛表面制备TiO2纳米管/介孔SiO2复合膜，并初步探讨了介孔SiO2薄膜的介孔结构以及复合膜的生物活性。主要研究成果如下:
1.以0.5wt％HF为电解液，在高纯钛表面制备TiO2纳米管阵列，探讨了不同热处理制度对TiO2纳米管阵列表面形貌和晶型的影响，并通过模拟体液浸泡实验考察TiO2纳米管阵列的生物活性。结果表明，TiO2纳米管阵列经热处理后，管壁变厚，内径减小，且随着热处理温度的增加由无定形向锐钛矿和金红石相转变;500℃热处理后的TiO2纳米管阵列晶型以锐钛矿为主，混合有金红石，且此温度热处理下的样品在短期内不能诱导磷灰石在其表面形成，说明其生物活性不好。
2.以氢氧化钠和盐酸为反应介质，分别研究了不同氢氧化钠浓度和盐酸浓度对TiO2纳米管形貌的影响。此外，通过模拟体液浸泡实验，考察TiO2纳米管阵列经一定浓度酸、碱改性后的生物活性。结果表明，经2mol/LHCl或3mol/LNaOH溶液改性的TiO2纳米管阵列均能够保持原有形貌，且经1.5SBF溶液浸泡14d后，能够诱导磷灰石在其表面沉积，说明酸、碱改性后的样品具有良好的生物活性。
3.以0.5wt％HF为电解液，在高纯钛表面制备TiO2纳米管阵列，并于500℃下热处理2h。利用碱-钙盐两步预钙化对上述制备的TiO2纳米管阵列进行表面改性处理。通过模拟体液浸泡实验研究预钙化处理后TiO2纳米管阵列的生物活性。结果表明，经碱-钙盐两步预钙化处理后的TiO2纳米管阵列在1.5SBF中浸泡14d后，即有羟基磷灰石(HA)在其表面沉积，说明两步法预钙化处理能够赋予TiO2纳米管阵列良好的生物活性。
4.以表面构筑了TiO2纳米管阵列的高纯钛为基底，采用溶胶-凝胶法和浸渍-提拉技术在其表面涂覆介孔SiO2薄膜，从而制备出TiO2纳米管/介孔SiO2复合膜。同时，研究介孔SiO2薄膜的介孔结构，考察复合膜的生物活性。结果表明，在高度有序、规整排列的TiO2纳米管阵列基底上涂覆的介孔SiO2薄膜为六方相结构;TiO2纳米管/介孔SiO2复合膜具有良好的生物活性。