生物医用TLM钛合金的水热法表面改性

第３４卷２０１７年　第３期６

月Ｖｏｌ.３４Ｊｕｎｅ　Ｎｏ.３２０１７

生物医用ＴＬＭ钛合金的水热法表面改性

付　涛，成轶波，舒子倩，魏向阳，王丽君，韩生兰

（西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室，陕西　西安　７１００４９）

摘　要：对Ｔｉ-２５Ｎｂ-３Ｚｒ-２Ｓｎ-３Ｍｏ合金（ＴＬＭ钛合金）进行水热处理，温度为１００～２００℃。Ｘ射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和Ｘ射线光电子能谱分析表明，ＴＬＭ钛合金经１４０～２００℃水热处理后，表面形成了由氧化钛和氧化铌纳米颗粒（尺寸８０～１００ｎｍ）组成的、含有较多羟基的薄膜。１４０℃以上水热处理ＴＬＭ试样的亲水性和表面能升高，表面能以极化分量为主。在无钙Ｈａｎｋ’ｓ平衡盐液中的动电位极化实验表明，水热处理ＴＬＭ试样的耐蚀性高于抛光试样。水热处理有利于改善ＴＬＭ钛合金的生物相容性。关键词：钛合金；水热处理；亲水性；表面能；腐蚀

中图分类号：Ｒ３１８.０８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９-９９６４（

２０１７）０３-００３３-０４ＨｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＴｉＮｂＢａｓｅｄＡｌｌｏｙ

ＦｕＴａｏ，ＣｈｅｎｇＹｉｂｏ，ＳｈｕＺｉｑｉａｎ，ＷｅｉＸｉａｎｇｙａｎｇ，ＷａｎｇＬｉｊｕｎ，ＨａｎＳｈｅｎｇｌａｎ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｉ-２５Ｎｂ-３Ｚｒ-２Ｓｎ-３Ｍｏ（

ＴＬＭａｌｌｏｙ）ｗａｓｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙｔｒｅａｔｅｄａｔ１００～２００℃．Ｘ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，Ｒａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＸ-ｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎａｌｙｓｅｓｒｅｖｅａｌｔｈａｔｔｉｔａｎｉａ／ｎｉｏｂｉｕｍｏｘｉｄｅｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ｓｉｚｅ８０～１００ｎｍ）ｆｉｌｍｓｗｉｔｈｍａｎｙｈｙｄｒｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｏｎＴＬＭａｌｌｏｙａｔ１４０～２００℃．

Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｔｒｅａｔｅｄａｔ１４０℃ｈａｖｅｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙａｎｄｓｕｒｆａｃｅｅｎｅｒｇｙ（

ｐｏｌａｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｂｅｉｎｇｔｈｅｄｏｍｉ-ｎａｎｔ）．ＴｈｅｐｏｔｅｎｔｉｏｄｙｎａｍｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｎｔｈｅＣａ-ｆｒｅｅＨａｎｋ’ｓｂａｌａｎｃｅｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙｔｒｅａｔｅｄｓａｍｐｌｅｓｈａｖｅｂｅｔｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｈａｎｔｈｅｐｏｌｉｓｈｅｄｏｎｅ．Ｔｈｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｈｅｌｐｓｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ

ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆＴＬＭａｌｌｏｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ；ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ；ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ；ｓｕｒｆａｃｅｅｎｅｒｇｙ；

ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ收稿日期：２０１７－０２－１６基金项目：陕西省自然科学基金项目（２０１５ＪＭ５１５２）；中央高校科研业务费基金项目（ｘｊｊ２０１５０７２）通信作者：付涛（１９７４—），男，副教授。０　

引　言Ｔｉ-２５Ｎｂ-３Ｚｒ-２Ｓｎ-３Ｍｏ合金（简称ＴＬＭ钛合金）是我国自主研制的新型近β型医用钛合金［１－３］，它不含对人体有害的Ａｌ、Ｖ等元素，而且具有较低的弹性模量，较高的强度、塑性和耐磨性，是用于制造血管内支架、外科植入体、矫形器械等医疗器件的理想材料。研究表明，在材料表面结合肝素［４－５］、白蛋白［６］、精氨酸［７］等生物分子，可以有效改善

ＴＬＭ钛合金、镍钛合金等医用金属材料的血液相容性。此外还发现，亲水性［８－９］、表面能［１０－１１］对材料的血液相容性有显著影响，这为改善材料的血液相容性提供了新途径。二氧化钛薄膜具有良好的耐蚀性、血液相容性［１２］和特殊的润湿性，可通过溶胶-凝胶、气相沉积、水热处理等方法制备，其中水热处理可在钛表面原位生长纳米结构的二氧化钛薄膜，薄膜与基体结合牢固，并可克服气相沉积的“视线性”问题。因此，本研究采用纯水对ＴＬＭ钛合金进行水热处理，在其表面生成氧化物纳米薄膜，以期改善合金的亲水性、耐蚀性和生物相容性。１　实　验采用水砂纸将ＴＬＭ钛合金薄片（

１０ｍｍ×１０ｍｍ×０.６ｍｍ）逐级磨光（终了砂纸１２００号），去离子万方数据