【摘 要】
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钛及其合金（Ti6Al4V）由于具有良好的耐蚀性能、生物相容性以及机械性能等物理化学特性被广泛用于生物医学领域,尤其是在骨融合、骨固定和关节置换手术领域。然而,未经修饰的钛基合金在植入人体几年后,可能无法与周围组织建立牢固的化学键合和细菌感染而导致骨整合的逐渐丧失和植入物的松动。表面改性涂层技术不会破坏材料的整体性能,是修饰和诱导钛合金表面具备抗菌和骨整合能力的一种有前途方法。本文利用聚多巴胺（P
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钛及其合金（Ti6Al4V）由于具有良好的耐蚀性能、生物相容性以及机械性能等物理化学特性被广泛用于生物医学领域,尤其是在骨融合、骨固定和关节置换手术领域。然而,未经修饰的钛基合金在植入人体几年后,可能无法与周围组织建立牢固的化学键合和细菌感染而导致骨整合的逐渐丧失和植入物的松动。表面改性涂层技术不会破坏材料的整体性能,是修饰和诱导钛合金表面具备抗菌和骨整合能力的一种有前途方法。本文利用聚多巴胺（PDA）对金属离子的螯合作用,在Ti6Al4V合金表面制备羟基磷灰石/氧化石墨烯/氧化锌（HA/GO/ZnO）纳米复合涂层,旨在改善Ti6Al4V合金润湿性、耐蚀性和抗菌性能。系统分析了复合涂层的物相结构、微观形貌、润湿性、抗菌性能以及在林格氏液中的耐蚀性能。本文使用改进的Hummers法制备出具有丰富含氧官能团且在水性介质中分散性好的GO粉体,并以涂覆方法在PDA预处理的Ti6Al4V合金表面制备出GO/PDA（GP/T）复合涂层。微观形貌显示不同GO浓度制备的GP/T复合涂层具有轻纱状和半透明层状结构两种形貌。接触角和电化学测试表明,由于致密PDA和GO涂层的存在,水接触角低于60°的情况下,GP/T涂层的腐蚀电流密度仍较裸基材降低约5倍。使用大肠杆菌（E.coli）测试GP/T涂层的抗菌性能,结果显示该涂层具有出色的抗菌活性,并且抗菌率随GO浓度的增加而增大。在PDA涂层基础上采用水热和涂覆方法制备出GO/ZnO（GZP/T）复合涂层。物相组成和微观形貌分析表明,通过PDA对Zn2+离子的螯合作用,无晶种成功合成晶柱直径小于200 nm的超亲水性簇状纳米ZnO涂层,并且经过恒温37℃,25 KPa干燥处理后GO依然具有丰富氧官能团。XPS证实引入GO后,Zn2+离子与GO发生了化学交互作用。GZP/T复合涂层表现出良好的润湿性以及对E.coli和S.aureus（金黄色葡萄球菌）出色的抗菌活性。而且,发现未涂覆GO的ZnO/PDA涂层抗菌率高于GZP/T复合涂层抗菌率,这证明了复合涂层中ZnO起到主要抗菌作用。腐蚀性能测试表明,GZP/T复合涂层较ZnO/PDA涂层和裸基材具出更好的耐蚀性能。在GZP/T复合涂层表面通过仿生矿化法于改性模拟体液（1.5 SBF）中合成羟基磷灰石涂层（HA）。SEM、XRD和FTIR表明HA涂层的成功制备,并且发现纳米HA颗粒均匀分布在基材表面,这是GO、ZnO和PDA协同矿化的结果。矿化HA涂层后Ti6Al4V合金表面粗糙度、润湿性提升,并且润湿性能随着粗糙度减小而降低。电化学测试表明,HA-GZP/T复合涂层耐蚀性能较矿化前进一步提高。另外,HA-ZP/T涂层对E.coli表现出98.76%的出色抗菌率,但是HA-GZP/T复合涂层抗菌率明显降低。
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