微纳结构与成分协同调控医用钛合金表面综合性能OA

目的打破传统表面改性技术难以协同优化生物活性与抗菌性能的局限。方法本研究创新性地将Cu^(2+)引入碱热处理工艺,在构建微纳结构的同时引入抗菌性离子,采用一步法复合碱热处理的方法协同调控TC4(Ti6Al4V)表面综合性能。采用X射线衍射仪(XRD)、激光共聚焦显微镜、接触角测量仪表征表面形貌与理化特性,采用直接接触法评估体外抗菌性能,并采用体外生物学研究方法对样品表面生物活性进行表征。结果TC4经复合碱热处理后,表面可由XRD检测出α-Ti、β-Ti以及Cu_(2)O的衍射峰,其中Cu_(2)O衍射峰强度随混合碱液中n(Cu(OH)_(2))增加而增强,表明样品表面形成微米-纳米多级多孔粗糙结构并成功引入Cu_(2)O相;表面粗糙度显著升高,并可由n(Cu(OH)_(2))定向调控;水、甲酰胺与二碘甲烷三组液体在处理后样品表面的接触角相比未处理样品皆有减小,并通过MATLAB计算得出处理后样品的相应表面自由能高于未处理样品,表面润湿性得到显著提升;在样品表面接种金黄色葡萄球菌,测得处理后样品抗菌率皆大于99%,呈强抗菌性;体外生物学实验也表明复合碱热处理赋予样品一定的生物活性和成骨活性。结论本实验通过一步法复合碱热处理方法同时改善了TC4表面生物惰性与抗菌性,为优化钛基植入体综合性能提供了新的理论指导及技术支撑。