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在钛植入体表面制备TiO2纳米管,以及用该纳米管为模板进一步构建其它纳米复合结构,负载功能性微量元素或特殊的药物等对钛植入体表面的生物学反应具有重要的影响。本文通过阳极氧化法在医用钛表面制备TiO2纳米管薄膜,随后以TiO2纳米管薄膜为模板,电沉积ZnO纳米棒,利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、亲水性试验、动态凝血试验、溶血试验和血小板粘附试验等研究了纯钛基底、TiO2纳米管薄膜、ZnO纳米棒-TiO2纳米管复合薄膜的微观组织结构和医学性能。研究结果表明:
通过恒压二次阳极氧化法,在H2O+H3PO4+NH4F+乙二醇体系中,可在纯钛表面制备出管结构可控、取向一致、重复性好的TiO2纳米管薄膜。正交试验发现:在TiO2纳米管薄膜形貌结构的影响因素中,电压、电解质水含量和磷酸含量起到较为显著的作用。在给定条件下,TiO2纳米管管径、管长随电压增加而增加;TiO2纳米管管径随水含量(0Vol%-4Vol%)、磷酸含量的增加而增加,而管长随水含量(2Vol%-6Vol%)、磷酸含量的增加而减少。TiO2纳米管薄膜在400℃退火3h后,由无定形态转变为锐钛矿相。
在一定浓度的锌盐溶液、掺有铈盐的锌盐溶液中,以TiO2纳米管薄膜为模板,采用阴极电沉积,可以制得结构形貌良好、成分纯净的ZnO纳米棒和铈掺杂ZnO纳米棒。在实验条件下,ZnO纳米棒的棒径随Zn2+浓度的增加而增大,电沉积生成的ZnO纳米棒和铈掺杂ZnO纳米棒均为六方纤锌矿结构,延长电沉积时间,有望使ZnO纳米棒具有c-轴择优生长的取向;而铈掺杂进入ZnO晶格,可导致晶格参数增大。
纯钛基底、TiO2纳米管薄膜、ZnO纳米棒-TiO2纳米管复合薄膜试样表面都表现出不同程度的亲水性。体外动态凝血试验、溶血试验和血小板粘附试验表明:TiO2纳米管薄膜、ZnO纳米棒-TiO2纳米管复合薄膜抗凝血性较纯钛基底有所提高,溶血率有所降低,且血小板粘附数量有所减少,血小板形貌保持良好,血液相容性得到改善。