NiTi表面TiO2/聚多巴胺膜层制备及生物性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:l1076223769
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医用金属材料因其具备的优良性能,在医用领域有着重要地位。钛合金中的NiTi合金,具有良好的超弹性和形状记忆效应,目前已应用于牙科、骨科、心血管外科等领域。医用NiTi合金成分一般为Ti-50.551.5at.%Ni,含有近50(at.)%的Ni,Ni离子具有潜在毒性,长期置于人体中,可能会发生腐蚀使Ni离子溶出,进而引起疾病,对人体产生毒害。而且NiTi合金生物活性较差,植入人体后很难和人体骨骼结合,导致手术愈合缓慢。所以,本文采用微弧氧化技术,对NiTi合金进行表面改性,改善其耐磨耐腐蚀能力,因多巴胺本身具有良好的生物性能,通过复合聚多巴胺,改善其生物相容性。利用SEM、XRD试验等对制得的膜层的表面形貌、成分等作出分析。利用模拟体液浸泡研究膜层诱导沉积羟基磷灰石的能力,分析膜层的生物活性。微弧氧化以浓磷酸作电解液,电源选用交流电源的恒流模式,分别改变电流密度、处理时间、频率的大小,对NiTi合金进行不同条件下的处理,得到最佳的制备参数。获得的TiO2膜层表面为典型的多孔形貌,膜厚3-7微米,膜层可有效降低表面Ni离子的含量。膜层内部物质是非晶的,水热处理后可结晶成锐钛矿型的TiO2。其粗糙度随处理时间延长基本处于逐渐变大的趋势,随着电流密度和频率的增大,先减小后增大。结合强度不低于45MPa,与基体间的结合强度高,结合效果良好。研究结果表明,在处理时间为120s,处理电流密度为0.2A/cm2,频率为50Hz的条件下制得膜层表面形貌最佳,膜层最厚最致密,耐腐蚀性能最好。对膜层进行模拟体液浸泡,发现表面诱导沉积能力一般,体外生物活性稍差。利用三羟基氨基甲烷和盐酸多巴胺对微弧氧化得到的性能良好的TiO2膜层进行复合,得到TiO2/聚多巴胺复合膜层。复合膜层表面分布着明亮的颗粒,膜层呈现出棕褐色,进行EDS分析,证明了聚多巴胺涂层的存在。复合聚多巴胺以后的膜层腐蚀电位明显正移,腐蚀性能变好。进行模拟体液浸泡,发现随着浸泡时间延长,膜层表面诱导的钙磷基沉积物增多,沉积层变厚,沉积效果更好。结合XRD图谱分析可知诱导产生的钙磷基沉积物是一种仿生磷灰石。研究结果表明,TiO2经水热处理后再复合聚多巴胺的复合膜层,耐腐蚀能力良好,诱导沉积磷灰石能力最强,具有优良的体外生物活性。
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