目前经皮种植体失败率高仍然是一个未能解决的问题,其主要的原因是植体弹性模量过高和容易被细菌感染等,如何能够使经皮植体既有较低的弹性模量同时又具备较强的抗菌能力一直是研究者们努力的方向。激光立体成型技术可以将钛粉熔覆于植体表面形成多孔钛涂层,大幅减低植体表面的弹性模量。如果能在钛粉原料中加入一种热稳定性好的抗菌粉末,一同熔覆于植体表面形成多孔抗菌涂层,那么势必能大幅提高经皮种植的成功率。纳米氧化锌热稳定性好,抗菌能力强且生物相容性好。本课题以钛粉和纳米氧化锌混合粉末为原料,利用激光立体成型法在钛基材表面制备多孔抗菌涂层,探讨了原料粉末抗菌剂添加比例、扫描速率、偏移距离对涂层性能的影响规律;在优化的工艺条件下,在纯钛表面制备出了钛复合纳米氧化锌多孔抗菌涂层;并对该涂层的理化性能、抗菌和生物相容性经行了评价,探索出了一种纯钛表面多孔抗菌涂层制备的新方法,为下一步应用于经皮种植领域奠定实验基础。研究方法1.通过分组设计,进行涂层的成型制备,利用扫描电镜、能谱分析等技术和力学实验,分析原料粉末抗菌剂添加比例、扫描速率、偏移距离对涂层宏观形貌、孔隙率和涂层结合强度的影响规律。2.在优化的条件下,在纯钛表面制备出钛复合纳米氧化锌多孔抗菌涂层,同时筛选临床常用的表面处理方法喷砂粗化法和微弧氧化法制备试件,以抛光纯钛为对照组,利用扫描电镜、能谱分析、接触角测量等技术评价这四组的表面物理性质。3.采用压缩测试法,得到钛复合纳米氧化锌多孔抗菌涂层的应力-应变曲线,对其弹性模量进行研究。4.采用扫描电镜和孔隙率测试技术对钛复合纳米氧化锌多孔抗菌涂层的三位立体结构进行研究。5.采用金葡菌与材料共培养技术研究涂层材料相关的抗菌性能。6.采用大鼠成骨细胞与材料共培养技术研究涂层材料与成骨相关的生物学性能。研究结果1.在钛粉原料中加入纳米氧化锌粉末,利用激光立体成型技术在纯钛表面制备多孔“抗菌环带”的方法实际可行,其中纳米氧化锌质量比为10﹪时所制备的涂层含有锌元素并且涂层质量较好。2.当扫描速率为4.5mm/s时,涂层孔隙率最佳且与钛基材结合强度高。3.当扫描速率为4.5mm/s时,偏移距离为1200μm时涂层与钛基材结合强度最高,达到51.70±3.72mpa。4.获得了制备钛复合纳米氧化锌多孔抗菌涂层的优化工艺参数,即纳米氧化锌添加质量比为10﹪、扫描速率4.5mm/s、偏移距离1200μm;在上述优化参数下制备出了多孔抗菌涂层;该涂层多孔结构比较规则的,孔径大小约为450μm左右,涂层的连通性较好,并且在涂层表面检测到锌元素。5.涂层在显微镜下呈现三维立体的多孔结构,孔隙相互连通,其主要元素为氧、钛、锌元素,其亲水性明显优于微弧氧化组和喷砂粗化组。6、获得了涂层的应力应变曲线,得到了涂层的弹性模量,其数值为16.6gpa,与人体骨组织弹性模量一致。7.可以将涂层制备成任意厚度,其正面平均孔径为450μm,孔隙率为42.6﹪;其侧面平均孔径为300μm,孔隙率为36.8﹪。8.涂层的抗菌率在14d内均达到98%以上,并且几乎没有衰减;而微弧氧化涂层和单纯多孔钛涂层并没有抗菌效果。9.成骨细胞能够在涂层的表面良好地粘附和铺展,同时也表现出较强的增殖能力和ALP活性。结论在优化的工艺条件下,激光立体成型技术可以在纯钛表面制备出钛复合纳米氧化锌多孔抗菌涂层,该涂层与基材结合良好,具备孔隙相通的三维立体结构,并且弹性模量与骨组织一致,浸润性好,具备长效的抗菌能力,能够促进成骨细胞的早期粘附和增殖。