微弧氧化联合溶胶-凝胶工艺制备钛表面复合生物涂层的研究

目的探讨微弧氧化联合溶胶-凝胶工艺制备钛表面复合生物涂层。方法钛片根据表面处理工艺不同分为5组:对照组,MAO(微弧氧化组),MAO+Sol/gel(微弧氧化+溶胶-凝胶组),MAO+Sol/gel-LowZn(微弧氧化+溶胶-凝胶低锌组),MAO+Sol/gel-HighZn(微弧氧化+溶胶-凝胶高锌组)。利用扫描电镜(SEM)观察涂层表面形貌,X射线能谱分析仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)分析元素分布和成分,测厚仪测量涂层厚度;粗糙度测试仪测量表面粗糙度。结果 SEM下可见MAO组钛表面粗糙多孔,联合溶胶-凝胶处理后,钛表面更加平整紧密,EDX得出MAO+Sol/gel组钙磷元素的质量百分比分别为25.00%和15.49%,MAO+Sol/gel-Low Zn组和MAO+Sol/gel-High Zn组钙、磷、锌元素的质量百分比分别为22.87%、15.01%、1.82%与18.66%、15.60%、7.45%,XRD得出MAO+Sol/gel组、MAO+Sol/gel-Low Zn组和MAO+Sol/gel-High Zn组均可见特征性羟基磷灰石(HA)峰和Ca3(PO4)2峰,MAO+Sol/gel-High Zn组表面涂层厚度最高(10.40±0.49)μm(P<0.05),MAO+Sol/gel组表面粗糙度最高(1.17±0.10)μm(P<0.05)。结论应用微弧氧化联合溶胶-凝胶工艺,可在钛金属表面制备出HA涂层,并通过调节溶胶凝胶中Zn(NO3)2·6H2O的含量,制备出HA和不同含量锌离子的复合生物涂层。经过两种不同工艺联合处理后,钛表面涂层厚度逐渐增加,而粗糙度随着溶胶凝胶中锌离子的增加逐渐降低。     

纯钛表面微弧氧化膜的结构与成分分析

目的:探讨纯钛表面应用微弧氧化技术进行改性的效果。方法:应用微弧氧化技术在纯钛表面制备陶瓷膜层,并用扫描电镜(SEM)观察其表面和横断面形貌,X射线能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析其元素成分和晶相结构。结果:微弧氧化处理后,纯钛表面生成微孔结构的氧化膜,膜层厚度约20μm,由O,Ti,Ca,P四种元素组成。膜层表面有火山丘状的微孔分布,直径约0.1μm-5μm。膜层由锐钛矿型和金红石型二氧化钛及少量结晶相羟基磷灰石组成。结论:经微弧氧化技术处理后,纯钛种植体表面生成了内层致密外层多孔的晶相二氧化钛膜,含有少量羟基磷灰石。此结论可供今后开发新型口腔种植材料参考。     

纯钛表面微弧氧化膜在模拟体液中的腐蚀行为

目的:研究在人工模拟体液中,纯钛表面微弧氧化膜的耐腐蚀性能。方法:在纯钛表面制备微弧氧化膜,利用扫描电镜、X射线衍射仪、表面粗糙度轮廓仪和电化学方法,分别观察其形貌特点、晶相结构、表面粗糙度,并测定其极化曲线。采用SPSS11.0软件包进行单因素方差分析。结果:微弧氧化处理后,纯钛表面生成微孔结构的氧化膜,微孔似火山丘状,直径约0.1～5μm。X射线衍射分析表明,膜层中含有金红石型、锐钛矿型二氧化钛及少量羟基磷灰石。微弧氧化后,试样表面粗糙度增加,轮廓算术平均偏差值(Ra)分别为(0.358±0.063)μm和(2.493±0.107)μm,微观不平十点高度值(Rz)分别为(2.662±0.628)μm和(16.519±1.028)μm。电化学实验表明,微弧氧化处理前后试样的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度分别为-0.358V、0.55μA/cm2和-0.255V、0.80μA/cm2。结论:经微弧氧化技术处理后,纯钛表面形成微孔结构的二氧化钛膜层,表面粗糙度增加。在模拟体液中,钛的耐腐蚀性能明显提高。     

处理时间对纯钛表面微弧氧化膜结构和特性的影响

目的研究不同处理时间对纯钛表面微弧氧化膜结构和特性的影响。方法根据处理时间将纯钛试件分成10、20、30和40 min共4组,通过微弧氧化技术制备纯钛表面氧化膜。使用扫描电镜(SEM)检测氧化膜的表面及横断面形貌,X射线能谱仪(EDS)检测氧化膜的元素成分,X射线衍射仪(XRD)检测氧化膜的晶相结构。结果微弧氧化处理后,钛表面形成微孔结构的氧化膜。10 min试样膜层厚度10μm,20 min、30 min和40 min试样的膜层厚度均达20μm。各处理时间组间的膜层Ca、P含量的差异无统计学意义(P>0.05)。微弧氧化膜的主要成分是金红石、锐钛矿和羟基磷灰石。结论利用微弧氧化技术在纯钛表面形成含羟基磷灰石的多孔氧化膜,在10⁴0 min处理时间内氧化膜的Ca、P含量与处理时间无关。     

不同粗化处理对超细晶纯钛表面性能的影响

目的:研究不同粗化处理对超细晶纯钛表面性能及成骨细胞黏附和增殖的影响.方法:将超细晶纯钛棒切割为直径7 mm、厚度2mm的试件,按不同喷砂压力(0.2～0.8 MPa)分组,对其表面进行喷砂酸蚀处理,对照组为普通纯钛.通过表面形貌、粗糙度、亲水性研究材料的表面性能,然后将大鼠胚胎成骨细胞(MC3T3-E1)接种到各组钛片表面,观察细胞初期黏附形态,测定其增殖密度.结果:超细晶纯钛粗化处理后,表面呈现出由喷砂和酸蚀所形成的大小不同的弹坑状双层结构.随着喷砂压力增大,超细晶纯钛表面坑孔直径和粗糙度逐渐增大,但二者均小于普通纯钛对照组(P＜0.05).超细晶纯钛亲水性也随喷砂压力变化而改变,当喷砂压力为0.6 MPa时表现出最佳表面亲水性能.接种细胞后,实验组细胞初期黏附形态优于对照组,当喷砂压力为0.6 MPa时细胞增殖密度最大.结论:对超细晶纯钛喷砂酸蚀处理,喷砂压力为0.6 MPa时,材料表面形貌优于普通纯钛,粗糙度适宜,亲水性良好,更有利于细胞黏附和增殖.     

钛铌锆锡合金经微弧氧化后的理化性能的研究

目的:评价钛铌锆锡(TNZS)合金表面经微弧氧化(MAO)后的理化性能.方法:对钛铌锆锡合金试件表面进行微弧氧化处理,观察其表面形貌,分析膜层的相位和元素组成,检测膜层硬度、厚度、膜层以及基体的结合强度、表面能、表面粗糙度.结果:钛铌锆锡合金经微弧氧化处理可在其表面形成粗糙、多孔的氧化膜,氧化膜由Ti、O、Ca、P、Zr、Nb、Sn 7种元素组成,金相结构主要为锐钛矿相的TiO2:和金红石相TiO2,膜层硬度414 HV,厚度26μm,结合力32 N,表面能62.9 mJ/m2,表面粗糙度1.175μm.结论:经微弧氧化处理的钛铌锆锡合金表面性能发生改变,表面形成粗糙、多孔、结合紧密并富含钙磷元素的氧化膜,可能有利于提高合金的生物学性能.     

酸蚀及微弧氧化对钛表面处理后与瓷结合强度的实验研究

目的：研究酸蚀和微弧氧化单独或联合应用对纯钛表面处理后进行烤瓷,观察其表面粗糙度并分析其钛瓷结合强度。方法：将50个纯钛试片（25mm×5mmx0．5mm）随机均分为5组,表面用碳化硅砂纸抛光后110μmA12O3进行喷砂处理,再进行喷砂、酸蚀、微弧氧化、酸蚀后微弧氧化及微弧氧化后酸蚀处理分别为A到E组,用粗糙度测试仪测量各组的粗糙度值并进行统计学分析,扫描电镜观察试件的表面形貌。行瓷粉烧结（厚度控制在1mm）,然后对钛瓷间的三点弯曲结合强度进行测试并进行统计学分析,用扫描电镜观察钛瓷分离面的的表面形貌。结果：酸蚀使纹路更清晰,粗糙度增加。C组纯钛表面形成许多孔洞,孔洞较大,大小基本一致。C组除大孔洞外还存在许多小孔洞,均匀致密。D组表面孔洞大小不一,较致密,存在凹陷,边缘不规则,个别相邻孔洞之间可见微裂纹。与喷砂相比,微弧氧化处理使纯钛与瓷的结合强度差异有统计学意义（P〈0．05）,而酸蚀处理的钛表面与瓷的结合强度增加,但与对照组差异无统计学意义（P〉0．05）。结论：酸蚀和微弧氧化联合处理与单独微弧氧化处理钛瓷间的结合强度差异无统计学意义,说明微弧氧化处理更利于钛瓷间的结合。     

钛基底表面处理对钛-树脂粘接强度的影响

目的：探讨不同钛基底表面处理对钛与树脂粘接强度的影响。方法将纯钛试件随机平均分组：光滑组（A组）、酸蚀组（B组）、喷砂组（C组）、喷砂+酸蚀组（D组）、微弧氧化组（E组）、氮化钛涂层组（F组）。根据以上分组,对试件进行相应的表面处理,用粗糙度仪进行钛表面粗糙度测量,后与Cemerage冠桥树脂结合,扫描电子显微镜（SEM）观察试件表面形貌,能谱分析仪（EDS）对表面元素进行分析,万能试验机检测试件与Cemerage冠桥树脂的粘接强度。结果各组的粗糙度分别为A组（0.370±0.039）μm;B组（1.456±0.044）μm;C组（2.044±0.019）μm;D组（1.970±0.047）μm,E组（0.683±0.023）μm;F组（2.195±0.066）μm。各组的剪切强度分别为A组（5.84±0.30）MPa;B组（10.22±0.63）MPa;C组（10.78±0.45）MPa;D组（12.24±0.46）MPa;E组（13.82±0.61）MPa;F组（16.81±0.74）MPa。结论钛基底表面喷砂结合酸蚀,微弧氧化及氮化钛涂层处理均可有效提高树脂与钛的粘接强度。     

不同微弧氧化处理时间对掺锶羟基磷灰石涂层性状和成骨细胞行为的影响

目的:观察不同微弧氧化处理时间对纯钛表面形成的掺锶羟基磷灰石涂层表面性状以及对成骨细胞附着和细胞形态的影响。方法:将抛光后的医用纯钛用微弧氧化法制备,微弧氧化处理时间分别为5、10、15min,掺锶原子数百分比[Sr/(Sr+Ca)]为14%的涂层,分别采用扫描电镜观察表面形貌,用粗糙度仪和接触角测量仪测量各组涂层表面粗糙度和液体接触角;将各组试件与成骨细胞共同培养,用MTT方法检测培养30、60min和90min时成骨细胞在涂层表面的附着情况,并用扫描电镜观察培养3d后的细胞形态。结果:随着微弧氧化时间的延长,涂层表面形貌越不规则,且粗糙度增加,表面水的接触角变小;与成骨细胞共同培养30min时,3组涂层的细胞附着程度无明显差异(P>0.05),而共同培养60min、90min时,微弧氧化10min和15min组的细胞附着明显高于5min组(P<0.05);共同培养3d后,成骨细胞在3种涂层表面的附着和伸展均良好,与抛光纯钛相比立体感更强,分泌颗粒较多。结论:通过延长微弧氧化时间可以改变涂层表面特性,并能促进细胞在其表面的早期附着和生长。     

纯钛烤瓷中微弧氧化处理的实验研究

目的:探讨微弧氧化处理应用对钛与瓷的结合强度的影响,摸索微弧氧化处理的适宜条件.方法:对钛表面进行喷砂、抛光、喷砂加微弧氧化处理和抛光加微弧氧化处理后,分为4组表面进行纯瓷粉烧结.根据ISO 9693标准,对钛瓷间的三点弯曲结合强度进行测试.镍铬合金与瓷的结合强度测试结果为对照.结果:粗糙面微弧氧化组钛瓷结合强度(45.84±3.15MPa)与NiCr/VITA 99组的结合强度(48.35±3.06MPa)相比,在统计学上无显著差异(P0.05),却明显大于粗糙而组的结合强度(36.12±3.03MPa)(P<0.05);光滑面组钛/瓷结合强度(30.79±1.43MPa)明显小于粗糙面组光滑面组(P<0.01),但大于光滑面微弧氧化组(24.12±3.38MPa)(P<0.05).结论:纯钛表面喷砂后进行微弧氧化处理,可有效地提高钛瓷的结合强度.     

微弧氧化电压处理钛表面后对钛瓷结合强度的影响

目的：观察钛试样在微弧氧化处理过程中,电源电压不同,形成的氧化膜对钛瓷结合强度的影响。方法：电解液由去离子水和Na2SiO3溶液组成,占空比和频率为0．04、500Hz,时间3min,电压分别为Ⅰ组300V;Ⅱ组350V;Ⅲ组400V,分别对钛试样表面进行处理,扫描电镜（SEM）观察膜表面形貌;对不同组别试件进行瓷粉烧结,再采用三点弯曲试验测量钛与瓷的结合强度。结果：随电压的升高,钛试件表面形貌变化较大,微孔直径增大,微孔的数量明显减少,表面变得粗糙不平,氧化膜的厚度也随之增加,从5μm增加到10μm;钛与瓷的结合强度随电压增大逐渐降低,但微弧氧化组的结合强度明显高于未行微弧氧化组（P〈0.01）。结论：钛在烤瓷前经微弧氧化处理有利于钛与瓷的结合,且微弧氧化过程中不同处理电压对钛瓷结合强度有影响。     

不同表面形貌掺锶羟基磷灰石涂层钛种植体的体内实验研究

目的:观察不同微弧氧化时间处理对纯钛表面形成的掺锶羟基磷灰石涂层表面形貌的影响,以及不同表面形貌特征对其表面成骨特性的影响。方法:经5、10、15 min 3种微弧氧化时间在钛表形成3组掺锶羟基磷灰石涂层,分别采用扫描电镜观察表面形貌;采用表面粗糙度仪测量涂层表面粗糙度数值。然后再将3种钛种植体植入新西兰兔体内,术后4、12周取材,采用组织染色法观察植入体表面骨形成情况和骨接触率(Bone Implant Contact,BIC)。结果:随着微弧氧化时间的延长,涂层表面形貌成多孔状且越加不规则,粗糙度增加;丽春红染色显示4周时植入体表面有新骨形成,12周时转化为成熟的骨组织并与涂层形成紧密的骨结合。随植入时间的延长种植体表面骨接触率逐渐增加,而且15 min组和10 min组的骨接触率在第4周和12周均高于5 min组。结论:不同微弧氧化时间可以改变掺锶羟基磷灰石涂层的表面特性,而粗化的的涂层表面结构有利于骨组织的形成。     

喷砂粒度对激光快速成形纯钛与瓷结合强度的影响

目的 探讨不同喷砂粒度对激光快速成形(laser rapid forming,LRF)纯钛与瓷结合强度的影响,以期为LRF纯钛的临床应用提供参考.方法 利用LRF技术加工纯钛,测量LRF纯钛、铸钛和牙本质瓷试件的热膨胀系数(n=3).分别以0.5 MPa压力,50、120、250 μm的Al_2O_3对LRF纯钛表面进行喷砂处理(LRF纯钛-50μm组、LRF纯钛-120 μm组、LRF纯钛-250μm组),以0.5 MPa压力、50μm Al_2O_3喷砂处理铸钛试件作为对照(铸钛-50 μm组),测量4组钛试件的表面粗糙度(n=10)、表面接触角(n=10)并观察试件表面形貌,4组钛试件烤瓷后(n=5)测量钛-瓷结合强度.结果 LRF纯钛与铸钛的热膨胀系数[分别为(9.79±0.31)×10~(-6)和(9.84±0.42)× 10~(-6)/℃]与牙本质瓷[(8.93±0.36)×10~(-6)/℃]匹配.随着喷砂粒度的增大,LRF纯钛表面粗糙度增加,表面接触角增大.铸钛-50 μm组的钛-瓷结合强度[(26.42±1.65)MPa]略大于LRF纯钛-50μm组[(25.91±1.02)MPa],两组差异无统计学意义(P＞0.05);LRF纯钛-120 μm组钛-瓷结合强度[(21.86±1.64)MPa]与LRF纯钛-250μm组[(19.96 ±1.03)MPa]的差异无统计学意义(P＞0.05);其余各组间钛-瓷结合强度的差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 经0.5 MPa、50 μm Al2O3喷砂处理后,LRF纯钛与瓷的结合强度可达到ISO 9693所要求的基本值(25 MPa).     

纯钛表面微弧氧化膜的耐腐蚀性研究

目的：探讨微弧氧化处理前后纯钛耐腐蚀能力的变化。方法：用微弧氧化电源在4枚纯钛试件表面制备微弧氧化膜，4枚未经微弧氧化处理的纯钛试件作为对照组，利用扫描电子显微镜观察两组钛试件形貌特点，用X射线衍射仪测量微弧氧化膜的晶相结构，利用电化学方法在模拟体液中测定两组钛试件的极化曲线和交流阻抗。结果：微弧氧化处理后，纯钛表面生成微孔结构的氧化膜，有晶相二氧化钛和羟基磷灰石生成。电化学实验显示，微弧氧化处理前后钛试件的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度分别为-0．358V、0．55μA／cm^2和-0．255V、0．80μA／cm^2。电化学阻抗谱证实拟合与实际测量结果一致。结论：经微弧氧化处理后，纯钛的耐腐蚀性明显提高。     

液相沉积涂层对纯钛烤瓷修复体边缘适合性的影响

目的:研究液相沉积纯钛表面纳米二氧化硅涂层对烤瓷修复体边缘适合性的影响。方法:用纯钛在统一规格的基牙预备代型上制作铸造基底冠28个,按照表面处理与否、烤瓷与否两因素两水平随机平分为4组,各组试件经过处理后用同一种粘结剂粘固于代型上,环氧树脂包埋后沿纵轴切开,测各组试件边缘间隙。结果:涂层烤瓷组边缘间隙(94.57±7.86μm)小于烤瓷组边缘间隙(109.13±11.28μm),其差异有统计学意义(P<0.05),涂层组边缘间隙(81.43±6.49μm)与对照组边缘间隙(74.53±5.60μm)的差异无统计学意义(P>0.05)。结论:通过液相沉积处理可提高纯钛烤瓷修复体的边缘适合性。     

微弧氧化技术用于纯钛表面改性的研究

目的 研究微弧氧化技术(microarc oxidation,MAO)用于纯钛种植体表面改性的可行性.方法 20枚TA2纯钛片,其中15枚用MAO进行表面处理作为实验组,另5枚不做表面处理作为对照组.测试纯钛表面微弧氧化膜的理化性能.扫描电镜观察L929细胞在两组纯钛片表面培养24 h后的生长情况.结果 纯钛表面微弧氧化膜的平均厚度为32.7 μm,表面存在大量直径3～20 μm的蜂窝状孔隙,纯钛微弧氧化膜中富含钙、磷成分,并且出现羟基磷灰石结晶.平均膜基结合强度为8.29 Mpa. L929细胞在经MAO处理的纯钛表面的生长情况优于未经MAO处理的纯钛.结论 MAO可改善纯钛的表面性能,提高生物相容性.     

占空比和脉冲频率对钛微弧氧化表面处理后与瓷结合强度的影响

目的:观察钛试样在微弧氧化处理过程中,不同的占空比和脉冲频率对钛瓷结合强度的影响。方法:电解液由去离子水和Na2SiO3溶液组成,电压为300V,时间3min,占空比和频率分别为Ⅰ组0.2,500Hz;Ⅱ组0.2,1000Hz;Ⅲ组0.04,1000Hz;Ⅳ组0.04,500Hz;Ⅴ组0.12,750Hz。对钛试样表面进行处理后,用扫描电镜(SEM)观察表面形貌,并对不同组别试件进行瓷粉烧结,用三点弯曲试验测出钛与瓷的结合强度。结果:频率在1000Hz时比500Hz的膜层表面的微孔直径小,膜层厚度增加;结合强度Ⅳ组明显高于Ⅲ组(P<0.01),Ⅰ组高于Ⅱ组(P<0.05);占空比由0.04增加至0.2时,氧化膜表面分布的微孔直径无明显变化,结合强度Ⅲ组明显高于Ⅱ组(P<0.01),Ⅳ组高于Ⅰ组(P<0.01)。微弧氧化组膜层与基底间无明显界线,结合强度明显高于未行微弧氧化组(P<0.01)。结论:钛在烤瓷前经微弧氧化处理有利于钛与瓷的结合,且微弧氧化过程中不同处理参数对钛瓷结合强度有影响。     

纯钛种植体激光-微弧氧化表面处理对早期骨结合的影响

目的:对比机械光滑表面和经激光-微弧氧化处理表面的纯钛种植体的理化性能,及其对早期骨结合的影响。方法:将纯钛棒加工制作成16颗螺纹柱形种植体,对照组(光滑组)为机械加工光滑表面种植体8颗,实验组(激光-微弧氧化组)为经激光-微弧氧化处理种植体8颗。通过能谱分析仪(EDX)和扫描电镜(SEM)分析种植体表面性质,Veeco粗糙仪检测其粗糙度(Ra)。分别将16颗种植体随机植入新西兰兔的胫骨,4周后处死取样,处死前第13天和第14天皮下注射四环素,处死前第3和第4天皮下注射钙黄绿素,通过四环素-钙黄绿素双色标记示踪检测其矿化速率。将标本通过塑料包埋制作成不脱钙含种植体骨切片,观察种植体-骨界面的骨结合情况。结果:实验组表面可见较大级别微孔,基本与激光处理后一致,孔径约100μm,孔深40⁸0μm。种植体表面微弧氧化膜具有多微孔结构,微孔孔径约180μm。种植体表面微弧氧化膜具有多微孔结构,微孔孔径约1⁵μm,微孔内还可见更小级别微孔,孔径小于1μm。对照组种植体表面Ra值为0.179μm,实验组表面的微弧氧化膜Ra值为1.55μm。对照组只检测到Ti元素,实验组钛表面氧化膜层中含Ti、O、Ca、P元素。实验组的矿化速率和种植体与骨接触的百分率(OI值)均显著高于对照组(P<0.05)。结论:通过激光-微弧氧化表面处理,纯钛种植体表面形成多层次多微孔的微弧氧化膜,具有良好的生物相容性和骨引导性,能促进种植体骨结合。     

钛表面微弧氧化处理时间对成纤维细胞铺展行为的影响

目的:研究微弧氧化处理时间对细胞铺展行为的影响.方法:应用微弧氧化电源在纯钛表面制备微弧氧化膜,应用表面粗糙度轮廓仪检测不同处理时间膜层表面的粗糙度,利用扫描电镜观察膜层的形貌特点和细胞的铺展行为.采用SPSS11.5软件包对数据进行统计学分析.结果:在一定范围内,微弧氧化处理时间越长,纯钛表面生成的氧化膜中的微孔数量越少,孔径越大,粗糙度越大.与未经处理的纯钛试样相比,微弧氧化处理后膜层更有利于细胞的黏附和铺展,但不同处理时间的膜层对细胞的铺展行为无显著影响.结论:经微弧氧化技术处理后,钛表面的粗糙度明显提高,有利于细胞的黏附与铺展.     

纯钛微弧氧化-多巴胺-环型多肽涂层的细胞相容性研究

目的:探讨纯钛种植体表面加载环型多肽对成骨细胞生物行为的影响。方法:微弧氧化组为M组,微弧氧化加载多巴胺组为P组,微弧氧化加载多巴胺接枝环环肽组为R组。扫描电镜对3组钛片进行表面形貌分析,能谱仪分析3组试件元素成分。CCK-8检测成骨细胞不同时间点在3组的增殖黏附能力,激光共聚焦观察成骨细胞在3组涂层表面的铺展情况。结果:扫描电镜及能谱显示涂层加载成功,CCK-8显示R组的A值在各个时间点上都高于M组和P组,且各组比较具有统计学意义(P<0.05)。激光共聚焦观察R组细胞数目最多,伪足较多,细胞联系最为紧密。结论:纯钛表面加载环肽后能有效的促进成骨细胞早期的黏附及增殖。