金属钛具有适宜的物理和化学性能，在生理环境中表现出良好的稳定性和生物相容性，是广泛应用的硬组织修复/替换材料，但其抗菌性能与生物活性依然需要改进。本论文分别或组合地采用等离子体电解氧化(PEO)和等离子体浸没离子注入(PⅢ)技术，在医用钛表面制备不同孔结构的氧化钛涂层、铁掺杂氧化钛涂层、铁注入金属钛表面改性层和铁纳米颗粒修饰氧化钛多孔复合涂层，探查改性表面层的结构、组成与理化性质，评价其体外抗菌性能和生物相容性，并对铁掺杂改性层的理化性质、抗菌行为之间的关系进行讨论。　　论文的主要研究结果有:　　金属钛表面铁离子注入(Fe-PⅢ)改性，能够得到100纳米左右厚度的改性层，其组成为铁的氧化物、单质铁、钛的氧化物和单质钛。经Fe-PⅢ处理的改性层具有众多的表面活性位点，呈现较高的电化学反应活性。黑暗环境下的抗菌实验结果显示，Fe-PⅢ处理的改性层对绿脓杆菌具有明显杀菌效果，但对大肠杆菌和金葡球菌则无明显抗菌能力。这种特异性的抗菌行为也许与细菌呼吸电子传递链有关。绿脓杆菌以改性层为呼吸电子受体，促进改性层释放亚铁离子，从而促进溶液中活性氧自由基(ROS)的产生，有效杀灭细菌。改性层的小鼠成骨细胞实验显示，改性表面释放的铁离子导致成骨细胞的胞内ROS水平升高，小鼠成骨细胞和大鼠骨髓间充质干细胞的增殖率和功能表达呈现促进。　　采用等离子体电解氧化技术，以纯钛为基材，在含有铁氰化钾的电解液中制备铁掺杂氧化钛涂层。铁的引入导致涂层呈粗大的烧蚀状结构。铁掺杂不仅未能改善涂层的电子/空穴分离效率，且会降低涂层的耐腐蚀性能。热处理不仅使涂层的耐腐蚀性能与生物相容性有所回升，还可提高涂层的电子/空穴分离效率。实验发现，在黑暗环境中，热处理铁掺杂氧化钛涂层表面生长的大肠杆菌和绿脓杆菌的形态呈现破损，但涂板法所示的抗菌性能与对照组相比并无显著性差异。不同培养环境下的抗菌实验发现，铁掺杂氧化钛涂层的抗菌性能，依赖于培养过程中具有可见光照，对样品预先进行紫外辐照激发可以赋予铁掺杂氧化钛涂层在黑暗环境下抑菌的能力。　　等离子体电解氧化和铁离子注入工艺结合，可在钛表面制备铁纳米颗粒修饰的氧化钛复合涂层。铁纳米颗粒尺寸为3～12nm，且均匀生长于涂层外表面和亚表面。该复合涂层具有良好的耐腐蚀性能与生物相容性，能够有效促进小鼠成骨细胞的粘附、铺展与增殖，且可促进大鼠骨髓间充质干细胞中成骨相关基因的表达。该复合涂层具有由氧化铁纳米颗粒/单质铁纳米颗和单质铁纳米颗粒/氧化钛涂层构成的双极肖特基结构，具有较强的电子储存能力。因此在黑暗环境下，该涂层能够有效抑制单层膜结构的金葡球菌和表葡球菌的生长。对双层膜结构细菌的实验还发现，制备的复合涂层对呼吸电子受体分别位于胞内和胞外的两种细菌（大肠杆菌和绿脓杆菌），能够特异性地破坏具有胞外呼吸电子传递链的绿脓杆菌的活力，进一步证明材料的电子结构能够与细菌相互作用，影响后者的生存状态。