阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管在钛表面改性中的研究进展

采用阳极氧化法在钛基体表面原位制备高度有序的二氧化钛(TiO2)纳米管阵列,探讨阳极氧化电压、次数、电解液种类、电解液浓度和电解液温度等对二氧化钛纳米管表面形貌的影响.相对于微米级表面,TiO2纳米管具有更好的促进体外矿化和促进成骨性,同时可作为生物载体负载生长因子和抗生素等载体.本文就此作一综述.     

阳极氧化促进钛表面生物矿化的研究

目的：用阳极氧化法在纯钛表面制备纳米二氧化钛管（TiO2nanotube）以及TiO2纳米管诱导羟基磷灰石（HA）沉积的能力。方法：用扫描电子显微镜（SEM）观察钛片在不同氧化时间和电压下,在含0．1mol／LNaH2PO4和0．1mol／LNH4F的电解液中阳极氧化后的表面形貌。经阳极氧化后的样本在SBF溶液中进行体外矿化处理,矿化后的试样用SEM、X射线衍射分析仪（XRD）观察分析羟基磷灰石（HA）的形貌和晶形。结果：在20V电压下,氧化2h,钛表面形成孔径均一、排列规整的纳米二氧化钛管;在20V电压下氧化2h的试样（实验组）与末经阳极氧化的试样（对照组）在仿生体液中浸泡7d后,实验组表面沉积的HA晶体更多。结论：阳极氧化时间、电压对钛表面的TiO2纳米管形貌及结构产生影响,TiO2纳米管可以加速诱导HA在其表面沉积。     

不同电压阳极氧化处理对金属钛表面形态和羟基磷灰石沉积作用的研究

目的探讨不同电压阳极氧化对二氧化钛(TiO2)纳米管形貌的影响及不同形貌TiO2纳米管体外沉积羟基磷灰石能力的差异。方法控制阳极氧化的电压(10V、20V、30V和40V),在钛基底表面制备不同结构TiO2纳米管,利用扫描电子显微镜观察纳米管的形貌。配置模拟体液(SBF),将未经阳极氧化处理的对照组及各试验组试件分别浸泡在SBF中3d、7d和14d,利用扫描电子显微镜观察各试件表面羟基磷灰石沉积状况,通过X射线光电子能谱分析(XPS)对钛试件表面沉积物进行定性、定量分析。结果随着氧化电压的增加,TiO2纳米管管径逐渐增大。随着在SBF中浸泡时间增加,沉积物增多。浸泡相同时间,60nmTiO2纳米管(氧化电压为30V)表面羟基磷灰石沉积物最多。结论阳极氧化的电压可以影响TiO2纳米管的形貌,浸泡模拟体液的时间与钛试件表面形貌均会影响羟基磷灰石的沉积。提示纳米管管径为60nm时,钛试件在模拟体液中促进羟基磷灰石沉积的能力最佳。     

二氧化钛纳米管抗菌性能在口腔种植领域的研究进展

钛(Ti)及其合金已被广泛应用于口腔种植领域.但由于纯钛表面是生物惰性的,细菌易粘附于其表面并形成生物膜,这是导致种植体植入术后感染的主要原因.通过阳极氧化法可在钛表面制备出紧密排列的纳米管状结构,形成的二氧化钛纳米管(TiO2纳米管)具有高比表面积、高亲水性的特点.TiO2纳米管表面可促进成骨细胞粘附增殖并有效减少细...     

阳极氧化TiO2纳米管的制备及其热稳定性的研究

目的:探讨使用阳极氧化制备TiO2纳米管的可行性以及热处理对TiO2纳米管的影响。方法:在0.5%HF溶液、20V电压的条件下对钛片进行阳极氧化处理1h制备TiO2纳米管,在不同温度下对TiO2纳米管进行热处理,用扫描电镜和X射线衍射仪观察热处理前后的表面形貌和物相成分。结果:钛表面形成了直径为70-100nm、管长为300nm的TiO2纳米管;300℃和450℃热处理的TiO2纳米管结构完整,600℃热处理的TiO2纳米管部分区域发生坍塌;700℃热处理的TiO2纳米管完全坍塌;300℃和450℃热处理的TiO2纳米管由无定形转变为锐钛矿,600℃热处理后TiO2纳米管转变成金红石。结论:阳极氧化法可制备出排列整齐、形貌均一的TiO2纳米管,热处理可改变TiO2纳米管的形貌和物相成分。     

阳极氧化TiO2纳米管碱热处理对成骨细胞行为的影响

目的：研究碱热处理对阳极氧化法制备的TiO2纳米管形貌的影响,并对TiO2纳米管碱热处理后对成骨细胞行为的影响进行研究。方法：采用碱热法对钛纳米管进行表面改性,采用SEM对纳米管改性后的形貌进行观察,并以未做处理的TiO2纳米管作为对照组,实验组为不同碱热处理的TiO2纳米管,观察成骨细胞在其表面的生长情况。结果：碱热处理条件可以影响到TiO2纳米管的表面形貌,成骨细胞在未处理的TiO2纳米管表面增殖最好（48 h和72 h）,但成骨细胞在碱热处理后钛纳米管表面ALP活性最高（2周）。结论：碱热处理条件可以影响TiO2纳米管形貌,TiO2纳米管碱热处理后可以促进成骨细胞的分化。     

不同管径的TiO2纳米管对人牙周膜细胞的毒性研究

目的：研究不同管径的阳极氧化TiO2纳米管对人牙厨膜细胞（HPDLCs）的毒性效应。方法：采用阳极氧化法在钛基底表面制备不同管径的TiO2纳米管,扫描电镜观察其表面的微结构,肌动蛋白染色研究细胞在材料表面的粘附生长情况,活／死细胞双染色研究对原代培养的HPDLCs的毒性效应。结果：HPDLCs的肌动蛋白骨架在30nm管径的TiO2纳米管表面比70nm和120nm管径的TiO2纳米管更规律,培养24h后,70nm和120nm管径的TiO2纳米管对HPDLCs的毒性显著大于30nm管径的TiO2纳米管。结论：30nm管径的TiO2纳米管有利于HPDLCs的肌动蛋白组装,同时毒性效应最小,有利于HPDLCs的粘附和增殖。     

新型钛表面微纳米共存梯度仿生结构对骨髓间充质细胞黏附、增殖及成骨分化的影响

目的 制备一种新型微纳米共存梯度仿生表面结构,并探究其对骨髓间充质细胞生物学活性的影响.方法 通过放电等离子烧结法和阳极氧化处理分别在纯钛表面(纯钛组)制备微米骨小梁样结构(微米骨小梁组)和TiO2纳米管形貌(TiO2纳米管组);再通过阳极氧化法在微米骨小梁样结构上制备TiO2纳米管结构,形成新型微纳米共存梯度仿生表面...     

TiO_2纳米管对MC3T3-E1前成骨细胞骨功能基因表达变化的影响

目的：研究阳极氧化TiO2纳米管对MC3T3-E1前成骨细胞骨功能基因表达变化的影响。方法：采用阳极氧化法在钛基底表面制备TiO2纳米管,扫描电镜观察其表面微结构,肌动蛋白染色研究细胞在材料表面的粘附生长情况,Real-time PCR技术系统分析材料对细胞骨功能基因表达的影响规律。结果：MC3T3-E1前成骨细胞在TiO2纳米管表面比光滑钛有更大的伸展面积,培养1周后,TiO2纳米管提高了细胞骨功能基因碱性磷酸酶、骨桥蛋白和骨钙蛋白的表达水平（P〈0.05）,培养2周后,骨功能基因表达水平与对照组之间没统计学差异。结论：TiO2纳米管可以促进MC3T3-E1前成骨细胞肌动蛋白组装,同时可以提高细胞骨功能基因的早期表达水平。     

不同管径的二氧化钛纳米管对人牙周膜干细胞生物学行为的影响

目的:研究不同管径的二氧化钛(TiO2)纳米管对人牙周膜干细胞(PDLSCs)生物学行为的影响.方法:在光滑钛表面通过阳极氧化方法在5、10、20 V电压下分别制备TiO2纳米管形貌,将试样分为光滑钛组(Ti)、5 V纳米管组(NT5)、10 V纳米管组(NT10)和20 V纳米管组(NT20).分离、培养人PDLSCs,接种至TiO2纳米管表面,扫描电镜观察纳米管表面PDLSCs形态,通过Hoechst染色观察PDLSCs粘附情况,通过碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测PDLSCs的ALP活性,通过天狼星红染色观察PDLSCs的胶原分泌情况,通过茜素红染色观察PDLSCs的胞外基质矿化情况,通过实时定量RT?PCR检测PDLSCs的成骨及牙周相关基因的表达水平.结果:和光滑钛对比,在TiO2纳米管表面的PDLSCs呈纺锤丝样排列,并且伸出大量的丝状伪足和板状伪足;TiO2纳米管能够促进PDLSCs的粘附和胶原分泌;在成骨诱导液环境下,NT5和NT20的ALP染色表面活性优于Ti组;NT10组纳米管形貌表面形成大量矿化结节;纳米管促进了ALP表达,14 d时NT5和NT20在纤维连接蛋白基因和7 d时Runt相关转录因子2基因表达上调.结论:TiO2纳米管能够使PDLSCs展现不同的细胞骨架形态,促进其早期粘附、胶原分泌和胞外基质矿化,并影响了相关基因的表达.     

TiO2纳米管负载BMP-2指节肽对骨髓间充质干细胞增殖与分化的影响

目的 检测负载骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2, BMP-2)指节肽的二氧化钛(TiO2)纳米管复合结构对骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化的影响.方法 通过阳极氧化法在钛片表面制备TiO2纳米管阵列.全骨髓差速贴壁法分离培养Wistar大鼠骨髓间充质干细胞.实验组负载BMP-2指节肽TiO2纳米管;对照组只采用TiO2纳米管.2组纳米管钛片接种间充质干细胞培养,测定细胞增殖、碱性磷酸酶活性、骨钙素(osteocalcin,OCN)及骨桥蛋白(osteopontin,OPN)RNA表达,并进行统计学分析.结果 2组细胞培养1、3、5天,细胞增殖实验组>对照组(P<0.05);2组细胞培养7、10、15天,碱性磷酸酶活性实验组>对照组(P<0.01);2组细胞培养21天后,骨钙素和骨桥蛋白的差异倍数(fold change)显示为实验组>对照组.结论 TiO2纳米管负载BMP-2指节肽对骨髓间充质干细胞增殖和早期成骨分化的促进作用强于单纯TiO2纳米管结构.     

钛种植体阳极氧化的研究

如何对钛种植体进行表面改性,提高钛种植体表面物理性能、化学性能和生物性能一直是国内外学者研究的热点。钛表面阳极氧化技术可增加钛表面氧化膜厚度,增加表面粗糙度,增强耐腐蚀性和抗菌性,使钛表面着色。细胞黏附实验显示,经阳极氧化后的钛表面生物活性提高,骨结合能力增强。根据氧化条件的不同,阳极氧化又可以分为一般阳极氧化、微弧氧化、二氧化钛纳米管的形成。本文将对钛表面阳极氧化的研究进展做一综述。     

表面不同形貌对钛耐腐蚀性能影响的实验研究

目的：评价不同方法表面处理后纯钛表面粗糙程度对其耐腐蚀性能的影响。方法：制备33个纯钛试件并随机分为3组,分别进行喷砂、阳极氧化和机械抛光处理,应用扫描电镜观察不同处理后钛件表面微形貌,在酸性含氟人工唾液中测试开路电位和阳极极化曲线。结果：扫描电镜结果显示喷砂后钛表面有大量的弹坑和划痕,深度较深,且形状不规则,大小不一,边缘锐利,为微米级粗糙表面形态;而阳极氧化表面为大小均一的直径80Jim的纳米管状结构,为纳米级粗糙表面形态;机械抛光表面划痕明显,深度较浅,为微米级粗糙表面形态。在酸性含氟人工唾液中,3组之间自腐蚀电位值的比较为：阳极氧化组〉机械抛光组〉喷砂组;腐蚀电流密度值的比较为：喷砂组〉机械抛光组〉阳极氧化组,具有显著性差异（P〈0．05）。结论：不同的表面处理技术改变了钛材料表面的微形貌并影响了钛的耐腐蚀性能,经阳极氧化处理后的纳米级表面具有更好的耐腐蚀性能,喷砂会使钛的耐腐蚀性降低。     

钛表面阳极氧化膜的腐蚀行为研究

目的 探讨钛阳极氧化前后腐蚀性能的变化.方法 钛表面阳极氧化法制备TiO2纳米管,扫描电镜观察氧化膜的微结构,X线衍射分析氧化膜煅烧前后晶型的变化,极化曲线分析钛阳极氧化前后对腐蚀性能的影响.结果 阳极氧化后,钛表面呈现管径80 nm,管长400 nm的纳米管状结构;X线衍射分析表明阳极氧化膜煅烧后变为锐钛矿晶型;电化...