不同电参数对微弧氧化纯钛表面影响的研究

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1、南方医科大学2009级硕士学位论文不同电参数对微弧氧化纯钛表面影响的研究Theinvestigationofdifferentelectricalparametersonthe·impactofmicro—arcoftitaniumsurface课题来源：国家自然科学基金(8170998)专业名称学位申请人指导教师答辩委员会主席答辩委员会成员口腔临床医学蒋颖周磊教授论文评阅人曾融生教授邓飞龙教授2012年5月15日广州l删不同电参数对微弧氧化纯钛表面影响的研究硕士研究生：蒋颖指导老师：周磊教授摘要研究背景纯钛及钛合金是目前口腔种植医学领域中应用最广泛的金属材料，具有稳定

2、的化学性能，良好的生物相容性及机械加工性能，但其同时存在与骨结合强度低、愈合时间长及金属离子释放等问题，较大地影响了临床种植的成功率。近年来，随着口腔种植医学的快速发展，研究者利用各种方法对纯钛进行表面改性，以期获得良好的种植体一骨生物界面从而增强骨结合强度，也成为当今研究的热点之一。微弧氧化(Micro．arcOxidation,MAO)是阳极氧化技术的一种，20世纪30年代初期，Gunterschulze和Betz第一次报道了在高电场下浸在液体里面的金属表面出现火花并放电的现象，利用此现象也可以制成氧化膜，并应用在镁合金防腐方面。20世纪末开始微弧氧化技术被应用于口

3、腔种植体的表面处理方面，它直接在有色金属表面原位生长陶瓷层，突破了阳极氧化对电压的限制，使得钛基体经处理后不仅提高了耐磨损性能、耐腐蚀性能，还同时生成均匀多孔的二氧化钛薄膜层，并且富含钙、磷元素，利于诱导成骨，显著地提高了纯钛种植体的生物活性和骨传导性，对促进种植体与骨组织的早期结合，提高结合强度具有重要意义。然而在微弧氧化过程中，同时存在化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化现象，其反应体系复杂而且未能统一电参数；同时，微弧氧化处理后的纯钛种植体，作为骨组织工程生物材料，不仅要求其表面成分、结构、形态、亲疏水摘要性等特性能对材料一组织问相互作用产生影响，同时细胞必须首先在

4、材料上发生适当的粘附，才可能进一步增殖、迁移、分化，细胞与材料问良好的粘附作用对于组织再生和植入物的修复起重要作用。由于研究时间较短，对微弧氧化后的种植体材料表面特性研究不够深入。目前，已知的电参数中，电压、电流密度、占空比、频率、反应时间、电解质浓度等均对微弧氧化产生一定的影响。本实验中，仅选取占空比、电压、电解质浓度三个参数作为主要研究对象，讨论其对微弧氧化后纯钛表面特性的影响后，希望得到较为合适的电化学参数；进一步初步探讨了不同浓度的电解质处理之后的纯钛表面特性，及其对成骨细胞的粘附、增殖、生长分化的不同影响，寻求其中的规律，为优化微弧氧化种植体表面处理技术提供理

5、论依据。目的1．初步研究比较了不同占空比、电压、电解质浓度对微弧氧化纯钛表面特性的影响，得出生成较好性能的微弧氧化纯钛膜层表面的电参数；2．根据初步研究结果，选定合适占空比、电压，在不同浓度电解质下形成微弧氧化纯钛，进一步研究其膜层特性，比较其对人成骨肉瘤细胞系MG．63粘附、增殖、分化的不同影响，为微弧氧化种植体处理技术的优化提供理论依据。材料和方法。材料准备：将工业纯钛加工成为直径为15mill、厚度为1．2inln纯钛圆片试件，用200～800碳化硅砂纸逐级打磨，分别在丙酮、无水乙醇、去离子水中超声荡洗10min。1、研究不同占空比、电压、电解质浓度对微弧氧化纯钛

6、表面特性的影响(1)分组：1)占空比组：在占空比分别为5％、25％、45％、65％的条件下对钛片进行微弧氧化处理，其余处理因素恒定。所得钛片依次对应为ft．、b、c、d四组；2)电压组：在电压分别为250V、300V、350V、400V的条件对钛片进行微弧氧化处理，其余处理因素恒定。所得钛片对应为a、b、c、d四组；3)电解质浓度组：在电解质钙磷浓度比分别为0．12、0．16、0．20的条件下Il硕士学位论文对钛片进行微弧氧化处理，其余处理因素恒定。所得钛片对应为a、b、C三组。(2)方法：使用扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscopySEM)

7、观察各组钛片表面微形貌，X射线能谱仪(EnergyDispersiveX—rayspectroscopyEDS)检测钛片表面相对元素含量，X射线衍射仪(X．rayDiffractionXRD)检测钛片表面晶相结构。2．进一步研究不同电解质浓度处理后微弧氧化纯钛特性，及其对人成骨肉瘤细胞MG一63形态、粘附、增殖、分化的影响(1)分组：将钛片分为A、B、C、D四组，光滑钛片组设为A组，电解质钙磷浓度比为0．12、O．16、0．20的条件下，处理钛片分别对应为B、C、D三组。(2)方法：1)表面轮廓仪测量四组钛片表面粗糙度，观察其表面形貌；O