电沉积PAMAM_羟基磷灰石复合涂层的研究

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羟基磷灰石研究进展

羟基磷灰石研究进展

羟基磷灰石研究进展摘要:由于羟基磷灰石( HA) 不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力, 无毒副作用, 无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。

同时,羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点,是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.目前,羟基磷灰石涂层的制备方法有等离子喷涂法、激光熔覆法、电结晶液相沉积法、溶胶-凝胶法等。

对于制备要求较高、具有表面活性的吸附材料羟基磷灰石而言,溶胶- 凝胶法是较为合适的方法,本文羟基磷灰石涂层进行了研究。

主要从羟基磷灰石的合成制备,复合材料涂层种类及HA涂层影响因素,应用等方面对羟基磷灰石进行介绍,并对其进行研究展望。

关键词:羟基磷灰石制备复合材料涂层研究进展前言羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷, 与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在化学成分和晶体结构上具有相似性,是一类重要的骨修复材料,分子式为Ca10 ( PO4) 6 ( OH ) 2 , 简写为HA 或HAP,Ca/ P 物质的量比理论值为1. 67, 属磷酸钙陶瓷中的一种生物活性材料。

从分子结构( 如图1) 可以看出, 它易与周围液体发生离子交换。

HA 属六方晶系, 空间群为P63/m。

其结构为六角柱体, 与c轴垂直的面是一个六边形, a、b 轴的夹角为120 °, 晶胞常数a= b= 9. 324 A , c= 6. 881A 。

单位晶胞含有10 个[ Ca]2+、6个[ PO4]3-和2个[ OH]-, 这样的结构和组成使得H A 具有较好的稳定性。

磷灰石是自然界广泛分布的磷酸钙盐矿物,根据其结构通道中存在的阴离子的种类,可分为氟-、氯-、羟磷灰石等不同亚种矿物。

其中,羟基磷灰石(hydroxyapatite,缩写为HA或HAp)的研究和应用最广泛。

羟基磷灰石被动涂层的制备及可降解性研究

羟基磷灰石被动涂层的制备及可降解性研究

羟基磷灰石被动涂层的制备及可降解性研究羟基磷灰石作为一种生物医用材料,在骨组织修复和再生方面具有极强的应用前景。

而为了进一步提高其生物相容性和降解性能,研究人员近年来开始使用被动涂层技术来改善其性质。

本文将讨论羟基磷灰石被动涂层的制备方法以及这些涂层的可降解性研究。

一、羟基磷灰石被涂层的制备羟基磷灰石被涂层的制备方法主要可以分为四类:化学溶液法、离子注入法、物理气相沉积法和电化学沉积法。

其中化学溶液法和离子注入法常用于有机涂层的制备,而物理气相沉积法和电化学沉积法多用于无机涂层的制备。

化学溶液法和离子注入法通常被用来制备有机被动涂层。

这种涂层的主要成分是生物高分子材料,例如明胶、明胶-明矾酸钠等。

这些生物高分子材料具有优良的生物相容性,能够提高羟基磷灰石的耐久性和生物降解性能。

物理气相沉积法和电化学沉积法通常被用来制备无机被动涂层。

这种涂层的主要成分是钛、二氧化硅等无机物,这些材料具有坚硬耐磨的性能,能够保护羟基磷灰石体内的有机成分,提高材料的生物降解性能。

二、羟基磷灰石被涂层的可降解性研究羟基磷灰石被涂层的可降解性是一个非常重要的研究方向。

可降解性是羟基磷灰石材料的重要性能之一,能够决定材料在体内的降解速率和对组织的影响程度。

研究人员通常使用体内和体外实验来评估羟基磷灰石被涂层的可降解性。

其中最常见的评估方法是通过扫描电镜和X射线衍射仪来研究材料的磨损程度和晶体结构的变化。

另外,通过动物试验来评估材料的生物安全性和降解速率。

一些研究结果表明,被涂层的羟基磷灰石材料具有明显的降解性能。

例如,使用化学溶液法制备的生物高分子被动涂层可以在体内快速降解,且不会产生明显的毒性反应。

另外,使用无机物被涂层的羟基磷灰石材料也可以在体内降解,且对组织没有明显的刺激性。

三、总结羟基磷灰石被涂层技术在生物医用材料领域具有广泛的应用前景,可以提高材料的生物相容性和降解性能。

目前,研究人员已经开发出多种制备羟基磷灰石被涂层的方法,并对其可降解性进行了深入的研究。

羟基磷灰石生物复合材料的研究进展

羟基磷灰石生物复合材料的研究进展

万方数据・70・材料导报:综述篇2010年8月(上)第24卷第8期未分化间充质细胞和骨母细胞分化为成骨细胞和软骨细胞,从而诱导骨和软骨的形成K]。

但由于BMP在体内扩散快,易被蛋白酶分解,无支架和填充作用,目前多使用载体与其结合,形成BMP缓释系统。

目前,具有骨传导作用的多孔型羟基磷灰石材料与具有诱导异位成骨作用的BMP复合制成的HA—BMP已进行动物实验。

Magin等¨。

研究rhBMP7(成骨蛋白1)复合羟基磷灰石后发现,羟基磷灰石复合rhBMP7可诱导更多的骨形成。

KubokiL73证实多孔状羟基磷灰石中0.35mm孔径可直接诱导骨形成。

但羟基磷灰石不易完全降解,影响进一步吸收。

Tao等№o对一种新型HA—BMP复合人工听小骨的临床应用效果进行评价,结果显示,新型HmBMP复合人工听小骨具有良好的生物相容性和优异的传音性能,术后成功率为92.3%,随访均未见听骨脱出。

充分表明HA—BMP复合材料明显优于自体组织,临床应用效果稳定,具有广阔的应用前景。

图1羟基磷灰石的晶体结构及(0001)面的投影[21Fig.1Crystalstructureofapatiteandprojectionontothe(0001)plane[2]蚕丝蛋白(丝素)及其纤维由于具有优异的力学特性、生物相容性、生物可降解性以及本质是蛋白质的结构特点,在生物医学领域表现出极大的应用潜力,是近年来医学组织工程感兴趣的一类特殊的生物材料。

卢神州等[9]以羟基磷灰石/丝素蛋白复合凝胶为基体,以蚕丝短纤维和NaCI颗粒作为增强材料和致孔剂,制备羟基磷灰石/丝素蛋白多孔复合材料,结果表明,材料中含有少量蚕丝短纤维对材料抗弯强度和断裂能力的提高有显著效果。

2.1.2多元体系的复合骨修复是一个极其复杂有序的过程。

近年的研究表明,生长因子在骨愈合过程中起重要作用。

骨形态发生蛋白(BMP)是骨生长的启动因子,对骨愈合有明显促进作用。

镁合金表面电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及耐腐蚀性能的研究

镁合金表面电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及耐腐蚀性能的研究

11216__________________________________________^^^________#_________________________2017 年第 11 期(48)卷文章编号:1001—9731(2017)11-11216-05镁合金表面电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及耐腐蚀性能的研究X华帅,陶庆爽,郭亚鑫,刘小萍,范爱兰,唐宾(太原理工大学材料科学与X程学院,太原030024)摘要:采用电化学沉积技术和水热合成技术在镁合金表面制备出均勾的羟基磷灰石(H A)涂层。

运用扫描电 镜(S E M)分析涂层的微观形貌、运用能谱(E D S)分析涂层的元素组成、和运用X射线衍射仪(X R D)分析涂层相 的组成,并且在人体模拟液(S B F)中考察了其电化学性能。

结果表明:与恒电流沉积制备出的H A相比,脉冲电 流沉积制备出的涂层更加均匀致密;与镁合金基体的自腐蚀电流密度8.407 X10一4 A/c m2比较,恒电流和脉冲电 流沉积的涂层自腐蚀电流密度分别为2.780X10_5和S.S82X10一7 A/e m2,其耐蚀性明显得到提高0在镁合金表 面用电化学沉积法制备的羟基磷灰石涂层可以有效的降低镁合金的降解率,从而使得镁合金进一步应用于生物 材料《关键词:羟基磷灰石;镁合金;耐蚀性中图分类号:T B332 文献标识码:A D O I:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.11.039〇引言镁合金成本低、具有良好的生物相容性、优异的机 械性能和与人体骨骼相近的弹性模量,被广泛的运用 于生物医用金属材料。

但是镁合金的耐蚀性差,在生 物体内降解速率快[1_..'1儿作为植入体时,会在人体内 会产生大量的氢气和碱性物质,难以满足骨植入材料的要求。

已有研究表明,生物涂层可以有效提高镁合金表面生物相容性、耐腐蚀性、生物活性,使其满足骨 植人材料的要求。

纳米羟基磷灰石及其复合材料的研究进展_李志宏

纳米羟基磷灰石及其复合材料的研究进展_李志宏

医疗卫生装备·2007年第28卷第4期ChineseMedicalEquipmentJournal·2007Vol.28No.4纳米羟基磷灰石及其复合材料的研究进展李志宏武继民李瑞欣许媛媛张西正(军事医学科学院卫生装备研究所天津市300161)摘要纳米羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术。

但是,由于材料本身力学性能较差制约了羟基磷灰石的进一步应用,因此,提高及制备综合性能优越的纳米羟基磷灰石复合生物材料是当今研究的重心和热点。

综述了纳米羟基磷灰石制备的主要方法及其复合生物材料的研究进展,并探讨了纳米羟基磷灰石骨修复材料的发展方向。

关键词纳米羟基磷灰石;复合材料;骨修复Advancesinnano-hydroxyapatiteanditscompositeLIZhi-hong,WUJi-min,LIRui-xin,XUYuan-yuan,ZHANGXi-zheng(InstituteofMedicalEquipment,AcademyofMilitaryMedicalSciences,Tianjin300161,China)AbstractNano-hydroxyapatitehasbeenwidelyusedasreconstructiveandprostheticmaterialforosseoustissue,owingtoitsexcellentbiocompatibilityandtissuebioactivity.Butthepoormechanicalpropertyofhydroxyapatiterestrictsitsfurtherapplication.Inordertoenhancethecomprehensiveperformanceofthematerial,manyresearcheshavebeendedicatedtothesynthesizationofthecompositematerials.Thisarticlereviewsthemainpreparationmethodsofnano-hydroxyapatiteandtheadvancementinresearchofitscomposite.Thedirectionsinthisresearchareaaredescribedaswell.Keywordsnano-hydroxyapatite;compositematerial;bonerepair作者简介:李志宏,硕士,主要从事高分子材料和生物材料方面的研究;武继民,博士,硕士生导师,副研究员。

羟基磷灰石及其复合涂层的研究现状

羟基磷灰石及其复合涂层的研究现状

羟基磷灰石及其复合涂层的研究现状段希夕 高钦钦(新余学院机电工程学院 江西新余 338004)摘要:钛及其合金金属有良好的机械性能,羟基磷灰石是有优异生物性能的活性陶瓷,因而羟基磷灰石/钛(HA/Ti)复合涂层结合二者优势性能被广泛应用于人体骨组织和牙齿的修复中,以提高材料的医用价值。

该文采用冷喷涂、等离子喷涂、磁控溅射、激光熔覆、溶胶-凝胶、电化学沉积等其他技术制备HA/Ti复合粒子,并适当掺入其他金属合金,完善性能,探究其实验后的涂层特征、表面形态对力学性能和生物性能的影响。

关键词:羟基磷灰石 钛 喷涂 复合涂层中图分类号:TG146文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)17-0087-07 Research Status of Hydroxyapatite and Its Composite CoatingsDUAN Xixi GAO Qinqin(School of Electrical and Mechanical Engineering, Xinyu University, Xinyu, Jiangxi Province, 338004 China) Abstract: Titanium and its alloy metals have good mechanical properties. Hydroxyapatite is an active ceramic with excellent biological properties, so hydroxyapatite/titanium ( HA/Ti ) composite coatings are widely used in the re‐pair of human bone tissue and teeth in combination with the advantages of the two to improve the medical value of materials. HA/Ti composite particles are prepared by cold spraying, plasma spraying, magnetron sputtering, laser cladding, sol-gel, electrochemical deposition and other technologies, other metal alloys are added to improve prop‐erties, and the effects of their coating characteristics and surface morphology after the experiment on mechanical properties and biological properties are explored.Key Words: Hydroxyapatite; Titanium; Spraying; Composite coatings21世纪以来,需要人工骨治疗患者的数量在全球约有3 000万人次[1-2]。

电沉积—水热合成法制备羟基磷灰石生物陶瓷涂层

电沉积—水热合成法制备羟基磷灰石生物陶瓷涂层

电沉积过程 中, 磷酸根离 子和水发生水解 :
H2 0 P —HP  ̄ +H O,
H2 0— 2 + OH H
沉 积液温度 6 5C下, 电沉积 3ri . 0 n后 获得 由纵 向尺 寸为 2 a

3m 的 片状 晶体 组成 的多孔 、 均匀 的完 整互锁 结构 . 孔径 14 沉积浓温度 2 。 . V, 8C下 , 电沉积
Abs r c ta t
Th om ig me h ns . r g e si r d cin te n [g n t e t r sa es mma ie I e fr n c a im p o rs n p o u t e h oo ya d is au e r u o f rzd n
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3 8・
材 料 导 报
20 0 2年 3月 第 1 第 3期 6卷
电沉积一 水热合成法制备羟基磷灰石生 物陶瓷涂层
刘 芳 周 科 朝 黄 伯 云 刘 咏 李 志友
( 中南大学粉末冶金国家重点实验 室 , 长沙 4 0 8 ) 1 0 3
外加 电场使 阴极上发生反应 :
2 + 2 — H 2‘ H e H P +C ¨ 一2 2 a H O— C H Po 2 2 a ・ H O () 3 () 4
LI Fa ZHOU c o U ng Ke ha HU ANG y n LI Y o LIZhi o Bo u U ng yu
( t t y La o a o y f rPo e e a l r y, n r lS u h Un v r iy, h n s a 4 0 3 S a e Ke b r t r o wd r M t l g Ce t a o t ie c C a g h 1 8 ・Ch n ) u 0 ia

类仿生溶液中电沉积羟基磷灰石涂层机理的探讨

类仿生溶液中电沉积羟基磷灰石涂层机理的探讨
用。
12 阳极氧 化处 理 .
0 5 lL H P 4 5 7 g L的 N F作为 氧化 . mo/ 3 0 与 .9 / a 液, 铅板 为 阴极 , 片 作 为 阳极 。用 MP 0 钛 S3 5型 直
均 一 的羟 基磷 灰石 涂 层 。作 者 前 期 工 作 中 , 改进 用
*通 讯 联 系 人
E mal u y malb t .d .a — i:z o @ i. u t e u c
水 冲洗 后 自然干 燥 2 h 4。

5 ・ 6
北京化工大学学报 ( 自然科学版 )
20 09芷
1 4 涂层性 能测试 .
力学性 能优 异 的钛合 金表 面 , 成 H 涂 层 , 形 A 既有 钛
的高强 度性 能 又兼备羟 基磷 灰 石 的生物 活性 。
提高涂层的质量, 并对制备各种不同结构和性 能的
羟基 磷 灰石涂 层提 供理 论 指导和 实验 参数 。
在 钛 表 面制 备 羟 基磷 灰 石 涂 层 的方 法 很 多, 主 要有 等 离子 喷 涂 [ 溶 胶一 凝胶 法 [ 电沉 积[ 电 、 、 、 泳沉积 【 等 。 其 中 电沉 积 法 设 备 简 单 、 本 低 廉 , 4 ] 成 并且 , 电沉 积是 一种 非线性 工 艺, 在形状 复 杂和 多 可
孔表 面制备 出均 匀 的羟基磷 灰 石涂 层 【 。 5 J
1 实 验 方 法
1 1 试 样 前处理 .
将 规格 为 2 0mm×1 0mm ×0 9mm 的 T . A1钛
然 而 ,当 前 电 沉 积 法 大 多 是 在 C ( 32 a No )、 N  ̄P 4 H4 O 的混 合溶 液 中进行 【 ,H值 一般都 在 4 6p J ~ 5 右, 在人 体 中诱 导形 成 的 HA条 件 相 差较 大 。 左 与 B n’和 肖秀峰 [等 人 采用 电化 学方 法 在 模 拟 体 液 a[ ] ] 中制 备磷 酸钙 涂 层 , 生物 活 性 得 到 明 显改 善 。但 是

钛植入合金表面电化学沉积掺镁羟基磷灰石涂层_熊睿

钛植入合金表面电化学沉积掺镁羟基磷灰石涂层_熊睿

钛植入合金表面电化学沉积掺镁羟基磷灰石涂层熊睿,庞小峰*,贾晓立(电子科技大学生命科学与技术学院,四川成都 610054)摘要:以Ca(NO3)2、(NH4)2HPO4和Mg(NO3)2为原料,采用电化学沉积法在医用钛合金表面制备了掺镁羟基磷灰石涂层,研究了电沉积工艺条件对掺镁羟基磷灰石涂层表面形貌的影响。

结果表明,当电流密度为1.0 mA/cm2,温度为65 °C,pH为4.5,n(Mg)∶n(Ca)= 1∶3,电沉积时间为1 300 s时,得到了均匀致密的晶须状涂层。

X射线衍射分析表明,烧结后的掺镁羟基磷灰石涂层中Mg2+取代了Ca2+,使HA涂层的晶格发生了变化。

关键词:钛合金;羟基磷灰石涂层;电化学沉积;镁;掺杂中图分类号:TG174.45 文献标志码:A文章编号:1004 – 227X (2012) 02 – 0072 – 04 Electrodeposition of magnesium-doped hydroxyapatite coating on surface of titanium implant alloy // XIONG Rui, PANG Xiao-feng*, JIA Xiao-liAbstract: A magnesium-doped hydroxyapatite (Mg-HA) coating was prepared by electrodeposition on the surface of medical titanium implant alloy with Ca(NO3)2, (NH4)2HPO4, and Mg(NO3)2 as raw materials. The effects of electro- deposition process conditions on the morphology of Mg-HA coating was studied. The results showed that Mg-HA coatings with uniform and dense crystal whiskers can be obtained under the following process conditions: current density 1.0 mA/cm2, electrodeposition temperature 65 °C, pH 4.5, Mg-to-Ca ratio 1:3, and electrodeposition time 1 300 s. X-ray diffraction analysis indicated that Ca2+ is substituted by Mg2+ in the Mg-HA coating after sintering, resulting in a change of the crystal lattice of HA coating.Keywords: titanium alloy; hydroxyapatite coating; electrodeposition; magnesium; dopingFirst-author’s address: College of Life Science and Technology, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China1 前言羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2,简称HAP或HA]收稿日期:2011–07–11修回日期:2011–08–30基金项目:国家“973”计划(2007CB936103)。

电沉积制备羟基磷灰石-碳化硅复合涂层

电沉积制备羟基磷灰石-碳化硅复合涂层

摘 要 : 用 电沉积 技 术在碳/ 复合 材料 表 面制 备 出羟基 磷 灰 石一 化硅 复合 涂 层 , 过 扫描 电镜 、 采 碳 碳 通
x 射 线衍 射仪 、 . 能谱仪 、 里 叶红 外光 谱 仪研 究 了电解 液 浓 度 与 电 流 密度 对 复 合 涂层 形貌 与 组 成 傅
的影 响 , 用粘接拉 伸 法测 试 羟基磷 灰 石. 采 碳化 硅 涂 层 、 基磷 灰石 涂 层 与基 体 的 结 合 强度 。 结果 羟
表明: 随着 电解液 浓度 的 降低 , 涂层 的 组成 由磷 酸 氢钙 转 变 为羟基 磷 灰 石 , 晶体从 大尺 寸 的 片状 逐 渐 转 变为 纳米级球 状 。 随着 电流 密度 的升 高 , 层 的钙 、 摩 尔 比逐渐 升 高 , 涂 磷 晶体 向疏 松 的针 状 转 变。选取 适 当的 工 艺参数 , 基磷 灰石 一 化硅 与基 体 结合 强度 高 于羟基磷 灰 石涂 层 。 羟 碳
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4・
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文章 编号 :0 13 4 ( 0 8 0 —0 4 0 1 0 —8 9 2 0 ) 9 0 0 — 5
由图6可知涂层的厚度随电流密度的升高而?8?sep2008platingandfinishingv0130no9serialno186增加高于9macm2时涂层较厚内部缺陷增多导致两个涂层的结合强度均降低由图7可知在此条件下复合涂层中sic的相对含量升高使涂层更为疏松未起到增强作用从而ha涂层结合强度高于hasic涂层

电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及机理研究

电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及机理研究
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第 8卷 第 3期 20 0 2年 8月
电化 学
ELEC TROCHEM I TRY S
V0 . NO. 18 3 Au .2 0 g 02
文 章编 号 :0 63 7 (0 2 0 —2 80 10 —4 1 2 0 )30 8 —7
收 稿 日期 :0 11 —4 修订 日期 :0 20 .8 2 0 —22 , 2 0 —52
* 通 讯 联 系 人 :Te:( 6 5 2 2 8 8 9 E malc i @ x .d .“ l 8 —9 ) 1 1 2 — i j n mu e u c :l
基 金 项 目 : 家 自然 科 学 基 金 ( 9 7 0 9 5 5 5 0 ) 助 国 2 83 3 ,92 12 资
沉 积 溶 液 中 钙 、 离 子 的浓 度 , 接 在 金 属 基 底 上 电沉 积 制备 纯 的 HAP涂 覆 层 , 望 在植 人 人 磷 直 可
体 后 呈 现 良好 的生 物 活 性 .
1 实

将 医 用 Ti A1 合 金 依 次 用 2 4 6号 金 相 砂 纸 抛 光 , 分 别 用 乙醇 和 去 离 子 水 淋 洗 , . —V 6 4 、、 再 晾 干待用 . 沉积实验采 用恒电流, 电 阴极 电沉 积 , 制 反 应 电 流 1 / m: 反 应 温 度 9 控 ~2mA c , 0℃ , 溶
液 主 要 组 成 :C 2 4×1 ~ mo L,I a 十: 0 l / - :2 5×1 mO ̄ . 0一 mo/ , NO3 0 1mo/ 调 节 体 lL Na : . lL,
系 p 值 为 6 反 应 时 间 3 -6 n X H , 0 0mi . RD 实 验 使 用 P ip o e f a t nS se , hl sP wd r f ci ytm Cu靶 . i Di r o 源自维普资讯 第 3期

钛基羟基磷灰石复合涂层的研究的开题报告

钛基羟基磷灰石复合涂层的研究的开题报告

钛基羟基磷灰石复合涂层的研究的开题报告一、选题背景:随着人们对人工关节的需求不断提高,钛金属材料被广泛应用于人工关节的制造中。

然而,钛金属材料也存在一些问题,例如不耐磨损、易腐蚀等。

为了改善这些问题,科学家们研发了一种新型的复合涂层——钛基羟基磷灰石复合涂层,以提高钛金属材料的性能。

二、选题意义:钛基羟基磷灰石复合涂层具有较强的生物相容性、良好的机械性能和耐磨损性能,可以有效地改善人工关节材料的缺陷,提高驻留时间和降低复发率。

研究钛基羟基磷灰石复合涂层的制备方法和性能分析,可以为人工关节的研发和应用提供重要的理论和实验基础。

三、研究内容:本研究拟采用离子束沉积技术(Ion Beam Deposition,IBD)制备钛基羟基磷灰石复合涂层,并对复合涂层的组织结构、化学成分、物理性能、生物相容性等进行分析和研究。

四、研究方法:1. 利用离子束沉积技术制备钛基羟基磷灰石复合涂层;2. 对制备的复合涂层进行扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析;3. 采用万能材料试验机等设备对复合涂层的力学性能进行测试;4. 开展体外生物毒性实验和生物相容性评价。

五、预期研究结果:1.成功制备出钛基羟基磷灰石复合涂层;2.分析复合涂层的组织结构、化学成分、物理性能、生物相容性等;3.对复合涂层的力学性能进行测试;4.开展体外生物毒性实验和生物相容性评价;5.为人工关节的研发和应用提供理论和实验基础。

六、研究时间安排:本研究的时间预计为12个月,具体研究安排如下:前期3个月:文献调研和实验条件准备;中期4个月:制备钛基羟基磷灰石复合涂层和相关的物理性能测试;后期5个月:生物相容性评价和研究结果分析;最后一个月:论文撰写和论文答辩准备。

钛表面电泳沉积羟基磷灰石及其复合涂层的研究的开题报告

钛表面电泳沉积羟基磷灰石及其复合涂层的研究的开题报告

钛表面电泳沉积羟基磷灰石及其复合涂层的研究的开题报告一、研究背景及意义钛及其合金是现今替代人体组织的优秀材料,因其具有良好的生物相容性、耐腐蚀性、机械性能等特点,在医学领域中的应用十分广泛。

然而,钛的表面性质不仅会影响其生物相容性,还会影响钛骨接合后的生物物理性能。

因此,研究如何有效地改良钛表面的生物性能已成为目前研究的热点。

羟基磷灰石(HA)是一种具有良好生物相容性、生物活性和骨组织生长促进作用的无机骨修复材料,近年来广泛应用于进行人造骨和植入物表面涂层的制备中。

电泳沉积是一种有效的涂层制备方法,在其中添加HA,能够改善钛表面的生物相容性,增强钛与骨的融合能力。

因此,本研究将尝试使用电泳沉积法在钛表面制备HA涂层,并进一步探究HA的含量及涂层复合材料的生物活性和机械性能,为钛及其合金的应用提供新颖的改良方法。

二、研究内容及方法1.物料准备:纯钛片、HA溶液2.制备HA电泳涂层:在电沉积槽中制备不同浓度的HA涂层,并使用扫描电镜、X射线衍射等表征方法对其形貌和结构进行研究。

3.制备HA复合涂层:使用HA涂层的方式制备HA/钛PVD复合涂层,并对其生物活性和机械性能进行研究。

4.生物活性评价:通过体外培养小鼠成骨细胞模型,在HA涂层及其复合涂层上进行细胞黏附、增殖、分化和骨钙化活性等实验,探究不同涂层对生物学活性的影响。

5.机械性能评价:对HA涂层及其复合涂层进行摩擦磨损、硬度、厚度、拉伸等实验,探究复合涂层结构的机械性能和力学性能。

三、预期研究成果1.成功制备HA涂层和HA/钛复合涂层,对其表面形貌、结构和成分进行表征。

2.探究HA涂层及其复合涂层对小鼠成骨细胞活性的影响,并分析不同涂层的生物相容性,表征不同涂层的生物学特性。

3.评估HA涂层及其复合涂层结构的力学性能和机械应变,为钛及其合金的应用提供新颖的表面改良方案。

四、研究意义本研究将有效探究HA涂层及其复合涂层对生物学活性和机械性能的影响,并为提高钛及其合金的生物相容性和骨组织生长促进作用提供新的方法和途径。

脉冲电化学沉积羟基磷灰石涂层改善Mg_Nd_Zn_Zr合金在模拟体液中的耐腐蚀性-腐蚀与防护

脉冲电化学沉积羟基磷灰石涂层改善Mg_Nd_Zn_Zr合金在模拟体液中的耐腐蚀性-腐蚀与防护

料展示了诱人的前景。 然而 , 镁合金的耐 蚀性能差 , 作为医用植 入材 料, 镁合金必须在服役期间严格满足必要的力学与 形态学要求, 因此其腐蚀速率不宜过快。人体内环 境正常的 pH 值在 7. 4 左右 , 而且体液中存在大量 的氯离子 , 是一个复杂的腐蚀环境 , 会造成镁合金在 人体内的腐蚀速率变化 , 影响其服役寿命。因此 , 有 必要通过一些手段改善其耐蚀性能[ 1, 2] 。 羟基磷灰石 ( hydr ox yapat it e, H A) 是构成骨和 牙的主要无机质, 具有良好的生物相容性和生物活 性, 对人体无毒、 无害、 无致癌作用 , 作为人体骨骼的 替代材料已有临床应用。但是, H A 是脆性材料 , 韧
[ 5]
样表面积与溶液比值采用 1 cm 2 / 30 ml。 析氢试验中 , 将两组试样放 置在装有 H ank s 溶液的烧杯中 , 漏斗倒扣住试样以保证将所有生成 的氢气收集起来 , 最后将装满 H ank s 溶液的滴管 接在漏斗出口处。 SBF 要定期更换 , 使其 pH 值不 超过 8。试验开始的前 2 h 内每 20 m in 记录一次, 随后每 2 h 记录一次, 周期为 10 天。 pH 值测试是将两组试样分别浸泡在盛有模拟 体液的广口瓶中, 广口瓶密闭以防止水分蒸发。试 验开始的前 2 h 内每 20 m in 记录一次 , 随后每 2 h 记录一次 , 24 h 后每天记录一次 , 周期为 5 天。 1. 3 溶血率测试 试验 参照 技 术 标准 : GB/ T 16886. 4 - 2003/ ISO 10993- 4: 2002。取新西兰大白兔 ( 雄性) 的新 鲜兔血 2. 5 m l 加入抗凝管中 , 加 2. 5 ml 生理盐水 稀释得到稀释抗凝兔血。阴性对照为生理盐水, 阳 性对照为灭菌蒸馏水。 样品消毒, 制 取浸提液。将样品 组、 阴性 对照 组、 阳性对 照组 一同 放 入 37 水浴 锅 中保 温 30 水浴 60 min, 取出后各加入 0. 1 m l 稀释兔血 , 37

用于电泳沉积涂层的羟基磷灰石粉体沉淀法制备

用于电泳沉积涂层的羟基磷灰石粉体沉淀法制备

用于电泳沉积涂层的羟基磷灰石粉体沉淀法制备马玲;高林【摘要】以磷酸铵和硝酸钙为反应前驱物,采用沉淀法在室温下合成纯度高并且具有良好电泳性能的羟基磷灰石粉末,通过傅里叶变换红外光谱仪、X-射线衍射仪和扫描电子显微镜对所合成的羟基磷灰石进行表征。

研究结果表明:在合成过程中不断添加1∶1(体积比)氨水使反应体系的pH值处于11附近可获得组成符合羟基磷灰石化学计量的沉淀产物,沉淀产物经过72h陈化处理后多数颗粒的粒度为2~4μm,电泳性能良好;合成产物经800℃以上高温煅烧后能得到纯净的羟基磷灰石,在1200℃下煅烧2h未发现羟基磷灰石分解。

【期刊名称】《长江大学学报:医学卷》【年(卷),期】2006(000)010【总页数】5页(P)【关键词】羟基磷灰石;合成;沉淀法;电泳沉积涂层【作者】马玲;高林【作者单位】长江大学医学院;长江大学化学与环境工程学院;湖北荆州;湖北荆州【正文语种】中文【中图分类】R318.08羟基磷灰石是骨组织和牙组织的无机组成部分,具有良好的生物相容性和生物活性。

为了克服羟基磷灰石性脆、强度偏低的不足,一般是在基体材料表面涂覆羟基磷灰石制造骨组织替代物。

采用电泳沉积法在导电的基体材料表面进行羟基磷灰石沉积涂层是近年来发展起来的一种新的方法,它是非线性过程,可在形状复杂或表面多孔的导电基体上获得均匀的涂层,具有操作条件温和、成本低等显著的优点[1~3]。

近年来对纳米羟基磷灰石粉末制备技术的研究十分活跃,研制具有不同性能要求的羟基磷灰石仍然是当前生物材料领域的一个热点[4~9]。

羟基磷灰石粉末的制备方法很多,由于湿法反应条件温和,应用十分广泛。

沉淀法工艺简单,合成粉体的成本相对较低,但是一般需要严格控制工艺条件,否则极易生成Ca/P值较低的亏钙磷灰石。

笔者以磷酸铵和硝酸钙为反应前驱物,通过简单的工艺获得纯度很高的羟基磷灰石。

1 材料与方法1.1 试验材料与仪器硝酸钙、磷酸铵、氨水及乙醇均为市售分析纯试剂,溶剂为经二次蒸馏的蒸馏水。

类仿生溶液中电沉积羟基磷灰石涂层的研究的开题报告

类仿生溶液中电沉积羟基磷灰石涂层的研究的开题报告

类仿生溶液中电沉积羟基磷灰石涂层的研究的开题报告
一、研究背景和意义
羟基磷灰石(HA)涂层可以提高金属材料表面的生物相容性和耐腐蚀性能,广
泛应用于人工髋关节、骨板、植入物等医疗领域。

电沉积是一种常用的HA涂层制备方法,但是传统的沉积液中常常使用有机物或者强酸,对环境和人体带来一定的危害。

类仿生溶液具有生物仿生学和环境友好性,可以替代传统溶液用于制备HA涂层。

本研究旨在探究类仿生溶液中电沉积HA涂层的制备方法和涂层性能,为生物医用材料的发展提供技术支持。

二、研究内容和方法
1. 分析类仿生溶液中电沉积HA涂层制备工艺,确定溶液配方和工艺条件;
2. 制备不同工艺条件下的HA涂层样品,通过微观结构、化学组成和机械性能等方面对其进行表征;
3. 采用生物活性实验和细胞材料相容性测试等方法对HA涂层的生物相容性进行评价;
4. 通过对比分析传统涂层方法和类仿生涂层方法下HA涂层的性能差异,探究类仿生涂层方法的优缺点。

三、预期成果和意义
1. 确定出类仿生涂层法下金属材料表面制备HA涂层的工艺条件和最优化配方;
2. 系统评价类仿生涂层法和传统涂层法下制备HA涂层的性能差异,为HA涂层
近亲材料的使用提供重要参考;
3. 探究类仿生涂层法的可行性和可推广性,为生物医用材料的发展提供技术支持。

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电沉积PA M A M /羟基磷灰石复合涂层的研究余晓阳 吴霞琴3 张 凡 廖 慧 杨仕平 章宗穰(上海师范大学生命与环境科学学院 上海200234)摘 要 采用连续多次的双电位阶跃法在钛基体上电沉积制备树枝形聚合物/羟基磷灰石复合涂层。

扫描电子显微镜测试结果表明,涂层形貌和晶粒尺寸随P AMAM 添加量而变化。

涂层在模拟体液中浸渍前后的质量变化及SE M 表征结果证明,复合涂层具有优良的生物活性。

涂层在模拟体液中阳极极化曲线的测试表明,复合涂层具有优良的耐腐蚀性能;复合涂层与钛基体的结合强度达10M Pa 左右。

关键词 羟基磷灰石,聚酰胺胺树枝形聚合物,双电位阶跃技术,电沉积,生物活性中图分类号:O646 文献标识码:A 文章编号:100020518(2006)09209702042005210226收稿,2006201220修回上海市教委基金(03DZ07)资助项目通讯联系人:吴霞琴,女,1951年生,教授;E 2mail:xqwu@shnu .edu .cn;研究方向:生物电化学与电化学传感器以羟基磷灰石(HA )为代表的磷酸钙盐陶瓷具有优异的骨传导性能,可不同程度地整合入宿主骨,因而是目前广泛应用的骨替代材料之一。

然而,纯羟基磷灰石不易被吸收,且脆性较大,限制了其在承重部位的应用[1]。

为此,国内外开展了在金属基体上制备生物活性陶瓷涂层的研究。

电沉积技术拥有可在形状复杂的基体上制备涂层,而且工艺简单,易于操作,成本低,无污染等优势[2,3]。

近年来,尽管在这一研究领域中取得了很大的进展,但涂层与基底之间的结合强度仍不够,涂层的生物活性也还不能满足临床应用的需要。

具有良好的生物相容性和化学稳定性的聚合物大分子在改进HA 涂层性能方面越来越被重视,已经有P LLA [Poly (L 2lactic acid )]/HA [4]、P LG A [Poly (DL 2lactic 2co 2glycolic acid )]/HA [5]、P MMA [Poly (methyl m etacrylate )]/HA [6]、PCL (Poly cap r olact one )/HA [7]、P A66/HA [8]等复合涂层合成的研究报道。

胡皓冰等[9]则尝试采用电化学共沉积的方法制备掺杂P VA (Poly vinyl acetate )/HA 复合涂层;另一方面,聚酰胺胺树枝形聚合物(Polya m idoa m ine,P AMAM )与人体胶原蛋白的分子结构十分相似,具有良好的生物相容性,是一类优良的医用高分子材料[10,11]。

本文用在Ca (NO 3)2・4H 2O 和NH 4H 2P O 4的电解液中添加一定量P AMAM 进行羟基磷灰石的电化学沉积,可对涂层的形貌结构产生一定影响,提高涂层与基底间的结合强度。

同时希望对涂层的生物活性、耐腐蚀性能等方面均有明显的改进。

1 实验部分1.1 试剂和仪器Ca (NO 3)2・4H 2O 和NH 4H 2P O 4等均为分析纯试剂;P AMAM 由本系应用化学实验室按文献[12]方法合成,以乙二胺为引发核、—CH 2CH 2CONHCH 2CH 2N —为重复单元,端基为—COOCH 3。

电沉积液配制:用超纯水配制010334mol/L Ca (NO 3)2・4H 2O 与0102mol/L NH 4H 2P O 4的溶液(其中m (Ca )/m (P )=1167),加入不同量的P AMAM ,调节pH =414,恒温60℃下进行电沉积。

采用011mol/L Tris 2HCl (pH =714)缓冲液配制人工模拟体液(S BF ),其中各成分及浓度(mmol/L )为:NaCl (13618)、NaHCO 3(412)、KCl (310)、K 2HP O 4.3H 2O (110)、MgCl 2・6H 2O (115)、CaCl 2(215)、Na 2S O 4(015),用HCl 调pH =712[13]。

电沉积及复合涂层阳极极化曲线的测试在M273型恒电位仪(美国EG&G P ARC )上进行,计算机操作软件分别为M270和M352;利用日本电子(JE OL )公司JS M 26360LV 型扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析测试;涂层与钛基体的结合强度用AG 22000A 万能材料力学性能实验机(日本岛津公司)测试。

1.2 HA 的电沉积电解池采用三电极体系,其中工作电极为钛板(S =115c m 2),铂片电极为辅助电极,饱和甘汞电极第23卷第9期应用化学Vol .23No .92006年9月 CH I N ESE JOURNAL OF APP L I E D CHE M I ST RY Sep.2006为参比电极,文中所示电位为V (vs .SCE )。

应用文献[14]所述的连续双电位阶跃技术进行电沉积制备HA 涂层。

其中,开路电位E 0=0V,电位阶跃按E 1=-118V,E 2=0V 设置,在相应电位下的沉积时间t 1、t 2均为20s,循环操作30次。

复合涂层经超纯水洗净、烘干后进行相关的表征。

1.3 涂层生物活性的考察电沉积所得的HA 涂层和P AMAM /HA 复合涂层连同钛基体一起置于烘箱中(温度设为105℃)烘1h,取出称重,继而放入模拟体液中浸渍7d,取出后经超纯水清洗、置于烘箱中烘干、称重。

以涂层在S BF 中浸泡前后的质量差的大小来表征其生物活性的高低。

与此同时,进行相关的SE M 表征。

2 结果与讨论2.1 PA M A M 对涂层形貌的影响图1a ~图1e 为同一实验条件下,不同P AMAM 添加量时沉积所得涂层的SE M 图。

图中可以清楚地看到,当P AMAM 的添加量较小时,涂层交夹有片状和针状的HA (图1b );随着P AMAM 添加量的增大,涂层的形貌发生了较大的改变,当m (P AMAM )∶m (Ca 2+)=1∶25时,呈现出具有均匀空隙的网状结构(图1e )。

此外,与没有添加P AMAM 的涂层(图1a )相比,复合涂层的晶粒尺寸均较小。

这主要是在HA 晶核形成乃至生长的过程中,P AMAM 以其独特的结构起到调控HA 晶核大小的作用。

当P AMAM 的添加量增大时,在其粘度的作用下产生的分散效应使HA 涂层越趋于空隙均匀的有序排列。

上述实验结果表明,改变P AMAM 的添加量,可以改变涂层形貌和HA 晶粒尺寸,而HA 晶粒尺寸的大小以及涂层表面的致密度一定程度上影响到涂层与基底电极之间的结合强度。

图1 HA 涂层及其掺杂不同量P AMAM 所得的P AMAM /HA 复合涂层的SE M 图Fig .1 SE M Phot os of HA coating (a )and P AMAM /HA coating in different rati os of P AMAM:Ca 2+.(b )1∶200,(c )1∶100,(d )1∶50,(e )1∶25by means of double potential step with 30cycles (E 1=-118V,E 2=0V;t 1=t 2=20s )2.2 复合涂层生物活性的考察按文中113节所述实验方法对所制备的复合涂层进行生物活性考察,5次实验的平均值见表1。

结果显示,尽管HA 涂层和P AMAM /HA 复合涂层于S BF 中浸渍7d 后,质量均有所增加,但总体来说复合表1 复合涂层的质量以及在SBF 中浸泡1星期前后的质量差Table 1 The ma ss of the coa ti n gs and the ma ss change of the coa ti n gs be i n g i m m ersed i n SBF for one week m (P AMAM )∶m (Ca 2+)103Mass of coating/(g ・cm -2)103Mass change /(g ・c m -2)m (P AMAM )∶m (Ca 2+)103Mass of coating/(g ・c m -2)103Mass change /(g ・c m -2)0 2.071+0.2141∶50 3.000+0.4671∶200 2.077+0.2311∶253.214+0.5711∶100 2.500+0.333179 第9期余晓阳等:电沉积P AMAM /羟基磷灰石复合涂层的研究涂层质量增加较多,其中,随P AMAM 添加量的增加而显著增大。

这里可考虑2方面因素。

一方面因为图2 P AMAM /HA 复合涂层在S BF 中浸泡7d 后的SE M 图Fig .2 SE M phot o of P AMAM /HA coating after being i m mersed in S BF f or one week (m (P AMAM )∶m (Ca 2+)=1∶25)P AMAM 中外围基团—COOCH 3,有利于沉积过程中与Ca 2+和—OH 的相互作用,从而使钛电极表面沉积所得的HA 量增加;另一方面,添加P AMAM 后沉积的HA 晶粒较小,涂层更趋于有序的网状排列,保证了涂层有较大的表面积和空隙率与模拟体液接触,从而使其生物活性随之提高。

此外,实验中观察到涂层在S BF 中生长的量与时间不成正比,即开始增长速度较快,后逐渐趋于平缓,浸泡2个月后几乎不再有明显生长。

原因可能是涂层被新生长的组织覆盖,覆盖后涂层的外部环境和模拟体液几乎一致。

2.3 复合涂层在SBF 中浸渍前后的SE M 测试图2为复合涂层在S BF 中浸泡7d 后SE M 图。

图中可见,当添加量为m (P AMAM )∶m (Ca 2+)=1∶25时,在SBF 中浸泡7d 后即可看到明显的晶体生长,新生长出的物质成纳米线状(图2中箭头所示)。

图3 复合涂层在S BF 中浸泡7d 前(a )后(b )的XRD 图Fig .3 X 2ray diffracti on patterns of P AMAM /HA coating (a )before and (b )after being i m mersed in S BF f or one week(H:HA;T:Ti;m (P AMAM )∶m (Ca 2+)=1∶25)图4 Ti 和覆盖了HA 或P AMAM /HA 复合涂层在S BF 中的阳极极化曲线Fig .4 The anodic polarizati on curves ofthe coatings in S BF s oluti ona .Ti;b .HA /Ti;c ~e .P AMAM /HA /Ti (m (P AMAM )∶m (Ca 2+):c .1∶100;d .1∶50;e .1∶25)为确定新生长出物质的结构,进行了XRD 的测试。

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