生物医用金属材料表面改性研究.pdf

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1、生物骨科材料与临床研究年月ORTHOPAEDICBIOMECHANICSMATERIALSANDCLINICALSTUDY第卷第期文章编号：swgk2006-03-0032综述与讲座研究生论坛生物医用金属材料表面改性研究朱小双闫玉华[摘要]本文主要对生物医用金属材料表面改性的几种方法进行了综述,并对表面改性在生物金属材料方面的应用作出了展望。[关键词]生物材料；表面改性；生物相容性[中图分类号]R318.08[文献标识码]BResearchonSurfaceModificationofMetallicBiomaterialsZhuxiaoshuang,yanyuhua.[Ab

2、stract]Inthispaper，somewaysaboutthesurfacemodificationofmetallicbiomaterialsarereviewed,alsoincludingtheapplicationsofsurfacemodificationinmetallicbiomaterials[Keywords]Biomaterials；SurfaceModification；Biocompatibility1引言体表面，依靠喷涂材料的物理变化和化学反应，与基体生物医用金属材料用途广泛。最常见的用途是作为形成结合层的工艺方法。可分为电弧喷涂、等离子喷人

3、工假体、矫形物等承力材料应用于口腔、矫形外科等涂、火焰喷涂、爆炸喷涂等。硬组织系统。它包括医用不锈钢、医用钴合金、钛合金、热喷涂具有如下特点：取材范围广，几乎所有金形状记忆合金、钽铌锆合金以及医用磁性合金等，具有属、合金、陶瓷都可以作为喷涂材料,甚至塑料等有机良好的力学性能、较好的生物相容性和耐蚀性。现在使高分子材料也可以作为喷涂材料；可用于对各种基体，用的各种生物体用材料中，没有一种能满足临床使用的金属、陶瓷、玻璃等几乎所有固体材料进行喷涂；材料各项要求,如高耐磨性、优良的生物相容性、高耐蚀性的尺寸大小形状不受限制,均可对其表面喷涂；涂层的等。可采用表面处理的方法对生物体用

4、金属材料进行表厚度可以控制；工艺操作程序简单，效率高；可赋予普面改性，使基体的金属特性与基体的表层生物活性更好通材料以特殊的表面性能，可使材料满足耐磨、耐蚀、[1]地结合起来，为金属生物材料的应用打下良好的基础。抗氧化等性能要求；技术及经济效果显著等。国内外学者认为，金属生物材料的表面改性技术主[3]热喷涂在生物医学领域应用很多，研究表明，在要可以分为,物理化学方法，形态学方法，生物化学方金属钛或钛合金上用等离子喷涂HA，其涂层厚度可达法3类。下面就从这三方面对金属基生物材料的表面改大于30Lm，涂层与基底的结合强度大于60Mpa。然而性技术作一综合评述。等离子喷涂HA层有很

5、大的不足之处,如由于等离子喷2物理化学方法涂是直线过程,使具有粗糙基底的表面涂层不均匀，不物理或化学手段是改善金属生物材料表面性能的主要适用于形状复杂的生物金属材料基底，而且由于制备过方法，其应用广泛。下面介绍几种常见的物理化学方法。程中温度较高，高温作用易使HA发生分解,从而在涂2.1热喷涂层中会产生杂质和非晶HA等，冷却时基底与涂层界面热喷涂[2]是利用一种热源，如电弧、离子弧或燃[4]会存在很高的残余应力,涂层的结晶度较低、弹性模烧的火焰等将粉末状的金属或非金属喷涂材料加热熔融量大[5]、以及由于膨胀系数失配造成的结合强度低[6]或软化，并用热源自身的动力或外加高速气流

6、雾化，使等。故研究人员在提高涂层结合强度、致密度等方面进喷涂材料的熔滴以一定的速度喷向经过预处理干净的基[7]行了深入的研究工作。如：郑学斌等在Ti-6Al-4V基体上制备了HATi复合涂层，缓和了涂层与基体间的热膨胀系数失配情况，极大的改善了涂层和基体的结合作者单位：武汉理工大学材料中心，湖北武汉430070年月生物骨科材料与临床研究第卷第期ORTHOPAEDICBIOMECHANICSMATERIALSANDCLINICALSTUDY质量。孙卫平等［8］在试验前采用液相共沉淀法制备羟此法简单易行，低温操作，HA粉末不产生分解,成分基磷灰石颗粒，使用瑞士进口PT-3000型

7、等离子喷涂稳定,结构一致，并且在喷涂过程中由于HA颗粒间高设备及外送粉装置，对人工股骨柄进行了全柄喷涂，结速摩擦,形成了部分化学键联接,所以HA与基体间的[18]果表明，涂层表面为不规则微孔结构，有利于骨组织的结合力较高。生长，而且涂层与基体的结合强度高达29.71Mpa，涂2.5电化学法层基本保持了羟基磷灰石材料的特性，结合强度也能够电化学法就是用电化学的方法,通过调节电解液的满足关节假体的需要。王迎军等［9］还进行了用爆炸喷浓度、pH值、反应温度,电场强度,电流等来控制反涂制备生物活性陶瓷涂层报道。