不同w_(Ca)/w_(P)对宽带激光熔覆生物陶瓷涂层性能的影响

目的对不同w_(Ca)/w_(P)的宽带激光熔覆生物陶瓷涂层性能进行研究,探究w_(Ca)/w_(P)对涂层硬度、生物相容性及生物活性的影响规律,寻求最优试验参数,为以后制备性能优良的涂层提供参考。方法运用梯度设计思想,采用宽带激光熔覆技术,在钛合金表面分别制备w_(Ca)/w_(P)为1.35、1.40、1.45的梯度生物陶瓷涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜、显微硬度仪、模拟体液浸泡试验、体外细胞试验,研究不同w_(Ca)/w_(P)对生物陶瓷涂层组织结构、生物相容性以及生物活性的影响。结果XRD结果表明,涂层主要由CaTiO_(3)、HA、Ca_(2)SiO_(4)、CaO、TCP等相组成。硬度测试表明,w_(Ca)/w_(P)=1.45的涂层平均显微硬度最高,而w_(Ca)/w_(P)=1.35的涂层平均硬度最低。体外细胞试验表明,所有涂层上的MG63分布均匀,细胞形态良好,w_(Ca)/w_(P)=1.40的涂层上的OD值增长较快,共同培养至第5天时,测得的OD值远高于其他涂层,相较于第1天的OD值增加最多。SBF浸泡试验表明,3种w_(Ca)/w_(P)的陶瓷涂层都在表面覆盖了类骨磷灰石,w_(Ca)/w_(P)=1.40的涂层,经浸泡后表面覆盖了最多的类骨磷灰石。观察细胞生长形态,细胞的许多丝状伪足紧贴在涂层上,使得细胞可以粘附在涂层上并生长,呈现出正常的梭形形态,具备较完整的细胞膜,w_(Ca)/w_(P)=1.40的涂层上粘附的细胞数量更多、分布更为均匀。结论当w_(Ca)/w_(P)=1.40时,Ca-P生物陶瓷涂层不仅拥有良好的生物矿化能力,能够形成更多类骨磷灰石,而且涂层上增殖吸附的细胞数量最多,涂层表现出良好的生物相容性和生物活性。